DE4444149C2

DE4444149C2 - Halbleiter-Gierungsmaßsensor und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE4444149C2
Application number: DE4444149A
Authority: DE
Inventors: Yukihiro Takeuchi; Kozo Shibata; Yoshinori Ohtsuka; Kazuhiko Kano; Toshimasa Yamamoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1993-12-13
Filing date: 1994-12-12
Publication date: 2003-06-05
Anticipated expiration: 2014-12-13
Also published as: JPH07159181A; US5500549A; JP3385688B2; DE4444149A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleiter- Gierungsmaßsensor bzw. Schwankungsmaßsensor vom Transistor typ, der zum Beispiel in einem Körpersteuerungssystem oder einem Navigationssystem eines Fahrzeugs verwendet wird, und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Ein Vibrationsgyroskop ist in der Japanischen Patentan meldung mit der Offenlegungsnummer 2-223817 offenbart und ist als ein Gierungsmaßsensor bzw. Gierungsbetragsensor be schrieben, der das Gierungsmaß bzw. den Gierungsbetrag erfaßt, der zum Beispiel auf einen Fahrzeugkörper einwirkt. Ein solches Vibrationsgyroskop weist einen Schwinger bzw. Vibrator auf, bei dem ein piezoelektrisches Element mit ei ner bestimmten Oberfläche eines quadratischen Stabs, der aus Metall hergestellt ist, verklebt und so strukturiert ist, daß dieses mittels eines dünnen Stabs gehalten wird. Ein Winkelgeschwindigkeitssensor, der in der Japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 4-142420 offen bart ist, weist ein piezoelektrisches Element auf, das mit einer Stimmgabel verklebt ist, die aus Metall hergestellt ist. In allen Fällen unterziehen diese Vorrichtungen, die zur Erfassung der Beschleunigung des Gierungsmaßes und der gleichen verwendet werden, die Haupteinheit mittels eines piezoelektrischen Elements einer Vibration und versuchen, aufgrund der Änderungen in einer Spannung, die durch das piezoelektrische Element erfaßt werden, eine durch die Co rioliskraft, die ihrerseits vom Gierungsmaß, das Gegenstand der Messung ist, hervorgerufen wird, erzeugte Störung zu erfassen.

Die Leistungsfähigkeit, wie zum Beispiel die Erfass ungsempfindlichkeit, einer in solcher Weise aufgebauten Sensoranordnung wird durch das Halte- bzw. Stützverfahren und die Bearbeitungspräzision des Vibrators beinflußt. Daraus folgt, daß zur Herstellung eines hochwirksamen Sensormecha nismus die Probleme eines hohen Schwierigkeitsgrades bei des sen Bearbeitung und Montage und entsprechend hoher Kosten be stehen, die auf die erforderliche Zeit und die Schwierigkeit der Bearbeitung und Montage zurückzuführen sind. Außerdem ist es aufgrund der Beschränkungen bei der Bearbeitung und Mon tage schwierig, eine kleinere Größe des Sensormechnismus zu erreichen.

Aus Bernstein J. et al.: "A Micromachined Comb-Drive Tuning Rate Gyroscope", Micro Electro Mechanical Systems, 1993, MEMS'93, Proceedings An Investigation of Micro Structures, Sensors, Actuators, Machines and Systems, IEEE, 7. bis 10. Februar 1993, ISBN: 0-7803-0957-X, Seiten 143 bis 148 ist ein Halbleiter-Gierungsmaßsensor mit einem Halblei tersubstrat; einer eine Brückenstruktur aufweisenden bewegli chen Elektrode, die über dem Halbleitersubstrat in einem vor bestimmten Intervall davon angeordnet ist; einer zur Erregung dienenden ersten festen Elektrode, die über einen vorbestimm ten Spalt mit der beweglichen Elektrode angeordnet ist; und einer zur Stromerfassung dienenden zweiten Elektrode, die über dem Halbleitersubstrat gegenüberliegend der beweglichen Elektrode vorgesehen ist, bekannt. Ein Gierungsmaß wird auf der Grundlage einer Änderung in einem Strom, die an der zwei ten festen Elektrode durch eine Änderung in der Relativlage zwischen der beweglichen Elektrode und der zweiten festen Elektrode hervorgerufen wird, erfaßt, wenn das zu erfassende Gierungsmaß auf die bewegliche Elektrode einwirkt. Die zweite feste Elektrode beinhaltet mindestens zwei Elektroden.

Aus der US 5 016 072 A ist ein Gierungsmaßsensor bekannt, bei dem ein Erregungsbereich der beweglichen Elektrode ein Bereich ist, in dem gegenüberliegende Flächen einer Oberflä che der beweglichen Elektrode und der zweiten festen Elek trode gleichförmig bleiben.

Aus der WO 92/01941 A1 ist ein Gierungsmaßsensor bekannt, bei dem eine zur Stromerfassung dienende feste Elektrode eine Mehrzahl von einer Dotierungsdiffusionsschicht beinhaltenden Elektroden beinhaltet.

Im Hinblick auf die zuvor beschriebenen Probleme ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Gierungsmaßsensor zu schaf fen, welcher leicht und mit geringem Kostenaufwand herge stellt werden kann und welcher ebenso eine ausgeübte Be schleunigung mit hoher Genauigkeit erfassen kann, und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.

Diese Aufgabe wird mit den in den unabhängigen Ansprüchen 1 bis 3 und 16 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsfrom der vorliegenden. Erfindung beinhaltet ein Gierungsmaßsensor eine bewegliche Elektrode, die über einem Halbleitersubstrat angeordnet ist und mittels einer Brückenstruktur über einem bestimmten In tervall aus der Oberfläche dieses Halbleitersubstrats frei versetzbar bzw. verstellbar ist. Desweiteren ist eine feste Elektrode vorgesehen, die zur Erregung verwendet wird. Die Elektrode ist über dem Halbleitersubstrat positioniert. Die feste Elektrode verwendet statische Elektrizität, um die be wegliche Elektrode zu veranlassen, in einem Spalt zwischen der beweglichen Elektrode über einem bestimmten Intervall und der Oberfläche des Halbleitersubstrats zu vibrieren. Auf ei nem Oberflächenabschnitt des Halbleitersubstrats sind Source- und Drainelektroden mit Hilfe von Dotierungsdiffusionsberei chen an Orten ausgebildet, die der beweglichen Elektrode ge genüberliegen. Demgemäß wird mittels der beweglichen Elek trode sowie mit den Source- und Drainelektroden ein Transi stor ausgebildet. Der Gierungsbetrag bzw. Schwankungsbetrag wird mittels Stromänderungen zwischen den zuvor genannten Source- und Drainelektroden mittels einer Versetzung der be weglichen Elektrode erfaßt, die die Wirkung der Corioliskraft begleitet, die von dem Gierungsbetrag erzeugt wird.

Die bewegliche Elektrode beinhaltet einen Hauptkörperab schnitt, der mittels einer Brücke frei und verschiebbar bzw. versetzbar gehalten wird. Eine Erregerelektrode eines keil förmigen Teils ragt aus dem äußeren Umfang des Hauptkörperab schnitts hinaus. Die zur Erregung verwendete feste Elektrode ist an dem Halbleitersubstrat befestigt und beinhaltet keil förmige Teile in einer derartigen Kammzahnausführung, daß keilförmige Elektroden, die aus dem Hauptkörperabschnitt der beweglichen Elektrode hervorragen, abwechselnd über Spalten gebildet sind.

Ein auf eine solche Weise aufgebauter Gierungsmaßsensor wird mittels eines ersten Schritts hergestellt, der eine Op ferschicht auf einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats ausbildet. Ein zweiter Schritt bildet auf der Opferschicht eine bewegliche Elektrode, die eine Mehrzahl von Brücken zum Unterstützen einer Erregung aufweist, und eine zur Erregung verwendete feste Elektrode aus, die dieser beweglichen Elek trode gegenüberliegt. Ein dritter Schritt diffundiert bezüg lich der beweglichen Elektrode selbsteinstellend eine Dotie rung in das Halbleitersubstrat ein und bildet Source- und Drainelektroden aus, die der beweglichen Elektrode gegenüber liegend positioniert sind. In einem vierten Schritt wird die Opferschicht zwischen dem Halbleitersubstrat und der bewegli chen Elektrode weggeätzt, wodurch diese so strukturiert wird, daß die bewegliche Elektrode mittels einer elektrostatischen Kraft aus der zur Erregung verwendeten festen Elektrode vi brieren kann und daß sie durch eine Corioliskraft verschieb bar ist, die von dem jeweiligen Maß der Gierung erzeugt wird.

Ein in einer solchen Weise aufgebauter Gierungsmaßsensor veranlaßt die bewegliche Elektrode, aufgrund der zur Erregung verwendeten festen Elektrode zu vibrieren. Wenn eine Be schleunigung aufgrund eines Gierungmaßes auf diesen vibrie renden beweglichen Sensor einwirkt, wird die bewegliche Elektrode von der Corioliskraft verschoben bzw. versetzt. Wenn die bewegliche Elektrode verschoben wird, ändert sich der Stromfluß zwischen der Sourceelektrode, die auf eine solche Weise einen Transistor bildet, daß die bewegliche Elektrode die Wirkung einer Gateelektrode erhält, und einer Drainelek trode; folglich wird das Gierungsmaß mittels dieser Stromän derung erfaßt.

Für den Fall, daß die zur Erregung verwendete feste Elek trode und die Erregerelektrode so aufgebaut sind, daß sie pa rallele flache Platten sind, so daß sich ein Kondensatorspalt ändert, kann die ausgeübte Kraft F1 wie folgt ausgedrückt werden:

In obiger Gleichung ist ε eine Dielektrizitätskonstante von Luft, w eine gegenüberliegende Länge der festen Elektrode und der Erregerelektrode, h eine gegenüberliegende Dicke der festen Elektrode und der Erregerelektrode darstellt, g einen Abstand (Spalt) zwischen der festen Elektrode und der Erre gerelektrode und V ist eine Spannung, die zwischen der festen Elektrode und der Erregerelektrode angelegt wird.

Es versteht sich aus Gleichung (1), daß sich für den Fall, daß die Erregerelektrode zusätzlich zur Verschiebung der beweglichen Elektrode verschoben wird, der Spalt g ändert und sich somit auch die Kraft F1 ändert. Zum Beispiel wird für den Fall, daß sich der Spalt g von 4 µm auf 2 µm ändert, die Kraft F1 vervierfacht. Um folglich eine stabilisierte Er regung zu erreichen, ist es notwendig, sowohl den Spalt g als auch die angelegte Spannung V während der Erregung zu steu ern, was nicht einfach ist. Im Gegensatz dazu wirken für den Fall, daß die zur Erregung verwendete feste Elektrode und die Erregerelektrode in einer Kammzahnausführung kombiniert sind, elektrostatische Kräfte in der Weise, daß der keilförmigen Kammzahn der Erregerelektrode gezogen wird. Aufgrund dessen ändert sich die Länge w der gegenüberliegenden Abschnitte, ohne daß sich der Spalt g ändert, und eine elektrostatische Kraft F2 wird wie folgt ausgedrückt.

Es versteht sich aus dieser Gleichung (2), daß es nichts destoweniger selbst dann, wenn der Kammzahn der Erregerelek trode durch die konstante elektrostatische Kraft F2 der fe sten Elektrode gezogen wird, möglich wird, in stabiler Weise zu bewirken, daß eine Vibration auf die bewegliche Elektrode einwirkt, indem einfach die angelegte Spannung V geändert wird.

Außerdem nimmt das Änderungsverhältnis in der senkrechten Richtung gemäß einem Herstellungsverfahren eines in dieser Weise aufgebauten Gierungsmaßsensors den Wert 10% an, wenn der Betrag der senkrechten oder horizontalen Verschiebung der beweglichen Elektrode aufgrund der Corioliskraft zum Beispiel mit 0.05 µm angenommen wird und die Dicke der Opferschicht mit 0.5 µm angenommen wird. Wenn versucht wird, ein ähnliches Änderungsverhältnis ebenso bezüglich der horizontalen Rich tung zu erreichen, muß die Überlappung der beweglichen Elek trode und der Source- und Drainelektroden so eingestellt wer den, daß sie 0.5 µm beträgt. Jedoch ist es im gegenwärtigen Herstellungsverfahren äußerst schwierig, eine Überlappung von 0.5 µm mit hoher Präzision zu realisieren, und es wird schwierig, die Erfassungsgenauigkeit des horizontalen Ver schiebungsbetrags anzuheben. Dadurch, daß die Gatebreite mit tels einer Dotierungsdiffusion ausgebildet wird und mittels einer entsprechenden Ausglühtemperatur und -zeit im Herstel lungsverfahren gebildet wird, kann die Ausbildung sehr klei ner Gatebreiten gesteuert werden.

Dadurch, daß das Gierungsmaß mittels einer Stromänderung erfaßt wird, wird es möglich, einen hochkompakten Gierungs maßsensor zu schaffen. Wenn zum Beispiel der Stromwert auf 10 µA eingestellt wird, beträgt die dafür benötigte Größe des Transistors 10 × 10 µm oder weniger. Desweiteren können mit tels einer Oberflächen-Mikrobearbeitungstechnologie, bei der eine IC-Technologie angewendet wird, die jeweiligen räumli chen und örtlichen Genauigkeiten der Brücken, der Überlappun gen, der zur Erregung verwendeten festen Elektroden, der be weglichen Elektrode und auch der Source- und Drainelektroden im Vergleich zu den herkömmlichen Quadratstab- und Abstimmga beltypen wesentlich verbessert werden und es kann ein hoch wirksamer Gierungsmaßsensor mit größerer Kompaktheit und ge ringeren Kosten erzielt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Er findung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine ebene strukturelle Darstellung eines Halbleiter-Gierungsmaßsensors gemäß einem ersten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2A, 2B und 2C Schnittansichten von Ab schnitten, die jeweils einer Linie a-a, Linie b-b, bzw. Linie c-c in Fig. 1 entsprechen;

Fig. 3A bis 3I Schnittansichten, die schritt weise ein Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Gierungsmaßsensors beschreiben;

Fig. 4 eine ebene strukturelle Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 5A bis 5D Schnittansichten, die schrittweise ein Herstellungsverfahren des zweiten Aus führungsbeispiels beschreiben;

Fig. 6 eine ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschreibende Schnittansicht eines Abschnitts einer beweglichen Elektrode;

Fig. 7A und 7B Darstellungen einer Betriebs art des dritten Ausführungsbeispiels;

Fig. 8 eine Darstellung eines vierten Ausfüh rungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 9 eine Darstellung eines Zustands für den Fall, daß die Dicken einer beweglichen Elektrode und einer zur Erregung verwendeten festen Elektrode geän dert sind;

Fig. 10 eine ebene strukturelle Darstellung ei nes fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 11A eine Schnittansicht eines Abschnitts, der einer Linie a-a in Fig. 10 entspricht, und Fig. 11B eine Schnittansicht eines Abschnitts, der in ähnlicher Weise einer Linie b-b entspricht;

Fig. 12 eine Darstellung einer Einrichtung zum Aufbringen einer Corioliskraft; und

Fig. 13 eine ebene strukturelle Darstellung ei nes sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach folgend unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Fig. 1 stellt eine ebene Struktur eines Gierungsmaßsensors bzw. Gierungsdetektors dar. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird aus einem Siliziumwafer des p-Typs ein Halbleiter substrat 11 ausgebildet. Anker 121 bis 124, die sich zum Beispiel an vier Orten befinden, werden auf dem Halbleiter substrat 11 ausgebildet und eine Überlappung (Masse) 14 wird mittels Brücken (Ausleger) 131 bis 134 gehalten bzw. getragen, wobei ein jeweiliges Ende jeder Brücke durch die jeweils zugehörigen Anker 121 bis 124 gehalten wird.

Auf der Überlappung 14 sind bewegliche Elektroden 151 und 152 integral bzw. einstückig in Keilausführung bzw. Keilnutkonfiguration ausgebildet, um Gateelektroden von Transistoren auszubilden, die veranlaßt werden, seitlich aus zum Beispiel einem gegenüberliegenden Paar von Seiten abschnitten hinauszuragen. Die Überlappung 14 wird als der Hauptkörpermechanismus der beweglichen Elektroden 151 und 152 ausgebildet und ist dazu vorgesehen, einen auf das je weilige Gierungsmaß zurückzuführenden Verschiebungsbetrag bzw. eine Versetzung zu gewinnen. Desweiteren ragen Erre gerelektroden 161 bis 164 aus der Überlappung 14 an bei zwei jeweiligen Seiten der beweglichen Elektroden 151 und 152 befindlichen Orten hervor und bilden ein jeweiliges Paar von Keilen bzw. Keilnuten in einer parallelen Kamm zahnanordnung. Die Erregerelektroden 161 bis 164 wirken so, daß sie die Überlappung 14 und die beweglichen Elektroden 151 und 152 in eine Vibration versetzen.

Die Anker 121 bis 124, die Brücken 131 bis 134, die Überlappung 14, die beweglichen Elektroden 151 und 152 und auch die Erregerelektroden 161 bis 164 sind im wesentlichen aus einem hitzebeständigen Metall, wie zum Beispiel poly kristallinem Silizium oder Wolfram, ausgebildet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als typisches Materi al polykristallines Silizium verwendet.

Die Überlappung 14, die beweglichen Elektroden 151 und 152 und die Erregerelektroden 161 bis 164, die im wesentli chen integral bzw. einstückig miteinander ausgebildet sind, sind auf einer Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 11 in vorbestimmten Abständen bzw. Intervallen angeordnet und werden mit Hilfe der Anker 121 bis 124 über die Brücken 131 bis 134 gehalten.

Auf dem aus Silizium des p-Typs hergestellten Halblei tersubstrat 11 sind entsprechend zu den jeweiligen keilför migen beweglichen Elektroden 151 bzw. 152 Sourceelektroden 171 bzw. 172 und Drainelektroden 181 bzw. 182 ausgebildet, die aus einer Diffusionsschicht bestehen, die durch Ein bringen eines Dotierstoffs des n-Typs mittels Ionenimplan tation oder dergleichen hergestellt wird, wodurch Transis toren ausgebildet werden, bei denen die beweglichen Elek troden 152 und 152 als jeweilige Gateelektroden wirken.

Zur Erregung dienende feste Elektroden 191 bis 194 sind so angeordnet, daß sie den jeweiligen Erregerelektroden 161 bis 164 entsprechen. Diese zur Erregung dienenden festen Elektroden 191 bis 194 sind jeweils in einer Höhenlage be festigt, die identisch zu der der Erregerelektroden 161 bis 164 auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 11 ist. Jede der festen Elektroden 191 bis 194 weist drei Keile bzw. Keilnuten einer Kammzahnanordung auf, wobei ihre mitt leren Keile in einer zentralen Position der beiden Keile, das die jeweiligen Erregerelektroden 161 bis 164 bilden, ausgebildet sind und wobei ihre anderen zwei Keile an einer entsprechenden Position auf der Außenseite der genannten beiden Keile derart ausgebildet sind, daß sie gegenseitig die Zähne eines Kamms so öffnen, daß vorbestimmte Spalten in den gegenseitigen Zwischenräumen ihrer jeweiligen Kamm zähne ausgebildet werden.

Die zur Erregung dienenden jeweiligen festen Elektroden 191 bis 194 sind jeweils über einen Aluminiumleiter an eine Strom- bzw. Energieversorgung (nicht gezeigt) angeschlos sen, werden mit einem Spannungssignal einer bestimmten Fre quenz versorgt, bewirken die Erregung der Elektroden 161 bis 164, zwingen diese, aufgrund einer elektrostatischen Kraft zu vibrieren, und rufen eine Vibration der Überlap pung 14 und der beweglichen Elektroden 151 und 152 hervor. In diesem Fall ist die integral mit den beweglichen Elek troden 151 und 152 und den Erregerelektroden 161 bis 164 versehene Überlappung 14 über Aluminiumleiter an eine nicht dargestellte äußere Stromerfassungsschaltung angeschlossen. Darüber hinaus sind die Sourceelektroden 171 und 172 sowie die Drainelektroden 181 und 182 ebenfalls über Aluminium leiter an eine nicht gezeigte externe Stromerfassungsschal tung angeschlossen.

Fig. 2A stellt eine Schnittstruktur eines einer Linie a- a entsprechenden Abschnitts in Fig. 1 dar. Das Halbleitersu bstrat 11 ist aus einem Silizium des p-Typs ausgebildet, wobei die Sourceelektrode 172 und die Drainelektrode 182 mittels einer Diffusionsschicht aus einer Dotierung des n- Typs auf dessen Hauptoberfläche ausgebildet ist. Eine In versionsschicht 21 ist zwischen der Sourceelektrode 172 und der Drainelektrode 182 mittels einer als Gate verwendeten beweglichen Elektrode 152 ausgebildet. Demgemäß besteht ein Isolationsfilm 22 aus einem Schichtisolationsfilm, der auf dem Halbleitersubstrat 11 ausgebildet ist, und Aluminium leiter 231 und 232 sind an die Sourceelektrode 172 bzw. die Drainelektrode 182 angeschlossen. Zwischen der beweglichen Elektrode 152 und dem Halbleitersubstrat 11 ist ein Luft spalt 24 ausgebildet, der der Dicke des Isolationsfilms 22 entspricht. Die bewegliche Elektrode 152, die als Gate ver wendet wird, ist senkrecht zum Halbleitersubstrat 11 und senkrecht zu der Zeichnungspapieroberfläche verschiebbar bzw. verstellbar.

Fig. 2B stellt eine Schnittstruktur eines einer Linie b- b entsprechenden Abschnitts in Fig. 1 dar. Die Überlappung 14, die zum Beispiel aus polykristallinem Silizium besteht, ist so ausgebildet, daß sie durch den auf dem Halbleiter substrat 11 ausgebildeten Isolationsfilm 22 gehalten wird. Die Überlappung 14 wird über die Brücken 131 und 132 zwi schen den Ankern 121 und 122 gehalten. Der Isolationsfilm 22 wird hier verwendet, um den Luftspalt 24 zu bilden, und ist aus Siliziumdioxid, Siliziumnitrid oder etwas ähnlichem ausgebildet.

Der Isolationsfilm 22 wird aus einer Opferschicht aus gebildet, die zusammen mit der Überlappung 14 und den Brücken 131 bis 134 in dem Zwischenraum zwischen dem Halbleit ersubstrat 11 und den beweglichen Elektroden 151 und 152 (in dieser Darstellung nicht gezeigt) ausgebildet ist, wo bei die Opferschicht mit Ausnahme der Abschnitte, die den Ankern 121 bis 124 entsprechen, weggeätzt wird, um den Luftspalt 24 auszubilden. Zum Zeitpunkt dieses Ätzens wird eine Ätzflüssigkeit verwendet, die lediglich den Isolati onsfilm 22, der die Opferschicht darstellt, wegätzt, ohne jedoch das Substrat 11 und das ploykristalline Silizium, das das Material ist, das die Überlappung 14 ausbildet, die Brücken 131 bis 134, die beweglichen Elektroden 151 und 152 und ebenso die Anker 121 bis 124 wegzuätzen. Fig. 2C ist ei ne Schnittstruktur eines einer Linie c-c entsprechenden Ab schnitts in Fig. 1, wobei der Spalt 24 zwischen der Überlap pung 14 und der Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 aus gebildet ist.

Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren eines auf diese Weise aufgebauten Gierungsmaßsensors unter Bezugnahme auf die Fig. 3A bis 3I beschrieben. In diesen Darstel lungen ist ein Zustand gezeigt, der den in Fig. 2A gezeig ten Abschnitt darstellt. Zusätzlich wird ein MOSFET als Sensor-Verarbeitungsschaltung auf der rechten Hälfte darge stellt und dessen Herstellungsverfahren wird ebensso erläu tert.

Zuerst wird gemäß Fig. 3A der Isolationsfilm 22, der als Opferschicht benutzt wird, die dem Abschnitt für die Sen sorherstellung entspricht, auf der Oberfläche des Halblei tersubstrats 11, das aus Silizium des p-Typs hergestellt ist, ausgebildet. Der Isolationsfilm 22 kann durch das Ent fernen eines Isolationsfilms auf einem Abschnitt für die Transistorherstellung ausgebildet werden, nachdem zuerst die gesamte Hauptoberfläche des Substrats 11 ausgebildet worden ist. Demgemäß wird der Gateisolationsfilm 25, wie in Fig. 3B gezeigt, mittels einer Gateoxidation auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 11, die dem Abschnitt für die Transistorherstellung entspricht, ausgebildet.

Danach wird gemäß Fig. 3C ein Film aus polykristallinem Silizium auf den Isolationsfilmen 22 und 25 ausgebildet und sowohl eine bewegliche Elektrode 15 als auch ein Transi storgate 26 werden durch einen photolithographischen Schritt gemustert. Gleichzeitig werden die Anker 121 bis 124, die Brücken (Ausleger) 131 bis 134, die Überlappung (Masse) 14 und dergleichen Elemente (die in dieser Darstel lung nicht gezeigt sind) ausgebildet. Demgemäß wird, wie in Fig. 3D gezeigt, ein Abdecklack bzw. Resist 28 mittels eines photolithographischen Schritts ausgebildet, wobei Öffnungen 271 und 272 im Isolationsfilm 22 mit Hilfe einer Befenste rung, die selbsteinstellend bezüglich der beweglichen Elek trode 15 durchgeführt wird, ausgebildet werden.

Außerdem werden Öffnungen 291 und 292 in dem Abschnitt für die Transistorherstellung mittels des Resists 28 selbsteinstellend befenstert. Wenn gemäß Fig. 3E auf diese Weise befenstert wird, wird ein Dotierstoff in das Halb leitersubstrat 11 beispielsweise mittels einer Ionenimplan tation eingeführt, wobei eine Sourceelektrode 17 und eine Drainelektrode 18, die aus einer Diffusionsschicht des n- Typs bestehen und die der beweglichen Elektrode 15 entspre chen, ausgebildet werden. Desweiteren werden eine Source elektrode 30 und eine Drainelektrode 31 eines Transistorab schnitts ausgebildet.

Danach wird, wie in Fig. 3F gezeigt, ein Schichtisolati onsfilm 32 über der gesamten Oberfläche ausgebildet, um die bewegliche Elektrode 15 und das Transistorabschnittgate 26 von den Aluminiumleitern elektrisch zu isolieren. Demgemäß werden, wie in Fig. 3G gezeigt, Kontaktlöcher 331 bis 334, die sowohl der Sourceelektrode 17 und der Drainelektrode 18 als auch der Sourceelektrode 30 und der Drainelektrode 31 entsprechen, bezüglich des Schichtisolationsfilms 32 erzeugt. Wie in Fig. 3H gezeigt ist, wird Aluminium, welches das Elektrodenmaterial ist, das jedem jeweiligen Kontakt loch 331 bis 334 entspricht, aufgeschichtet, wodurch Alumi niumleiter 341 bis 344 ausgebildet werden.

Daraufhin wird gemäß Fig. 3I der Isolationsfilm 22 un terhalb der beweglichen Elektrode 15 als eine Opferschicht genommen und so weggeätzt, daß ein Luftspalt 24 unterhalb der beweglichen Elektrode 15 ausgebildet wird, womit der Gierungsmaßsensor vervollständigt ist.

Nun wird die Funktionsweise eines in dieser Weise auf gebauten Gierungsmaßsensors beschrieben. Wenn eine Spannung an die zwischen dem Halbleitersubstrat 11 liegenden, als Gate dienenden beweglichen Elektroden 151 und 152 angelegt wird, wird eine Inversionsschicht 21 zwischen den Source elektroden 171 bzw. 172 und den Drainelektroden 181 bzw. 182 ausgebildet, und ein Strom fließt wechselseitig dazwi schen.

Außerdem wird in den Erregerelektroden 161 bis 164 durch die eletrostatische Kraft eine horizontale Vibration erzeugt, wenn eine Erregerspannung einer bestimmten Fre quenz zwischen den zur Erregung dienenden festen Elektroden 191 bis 194 und den Erregerelektroden 161 bis 164 angelegt wird, und die beweglichen Elektroden 151 und 152 werden zu sammen mit der Überlappung 14 ebenso in eine Vibration ver setzt. Eine Corioliskraft, die von dem jeweiligen Gierungs maß erzeugt wird, ist proportional zu der Geschwindigkeit dieser Vibration; um die Vibrationsgeschwindigkeit zu erhö hen, ist es vorzuziehen, eine Frequenz auszuwählen, die ei nen Resonanzpunkt aufweist, bei dem die Amplitude groß wird.

Wenn ein Gierungsmaß bzw. eine Gierung, die horizontal zum Halbleitersubstrat 11 verläuft und ebenso eine senk recht zu der Vibration liegende Achse aufweist, bezüglich der Überlappung 14 und den beweglichen Elektroden 151 und 152 erzeugt wird, werden diese als Gates herangezogen, die auf diese Weise erregt werden und vibrieren. Eine zur Aus richtung des Substrats 11 senkrecht wirkende und zur Vibra tionsgeschwindigkeit und zur Masse des Vibrationsteils pro portionale Corioliskraft wird erzeugt und die Überlappung 14 und die beweglichen Elektroden 151 und 152 werden in senkrechter Richtung zum Substrat 11 verschoben bzw. ver setzt. Demgemäß ändert sich durch die als Gate verwendeten beweglichen Elektroden 151 und 152, die in senkrechter Richtung zum Substrat 11 verschoben werden, eine Intensität des elektrischen Feldes und die Ströme, die zwischen den jeweiligen Sourceelektroden 171 bzw. 172 und den Drainelek troden 181 bzw. 182 fließen, ändern sich, so daß das jewei lige Gierungsmaß mittels dieser Stromänderung erfaßt werden kann.

D. h., die Trägerkonzentration der Inversionsschicht 21 fällt ab und der Strom wird reduziert, wenn die als Gate verwendeten beweglichen Elektroden 151 und 152 in einer Richtung z, die durch einen Pfeil in Fig. 2A angedeutet ist, verschoben worden sind. Für den Fall, daß die beweglichen Elektroden in der entgegengesetzten Richtung verschoben worden sind, steigt die Trägerkonzentration der Inversions schicht an und der Strom zwischen Source und Drain erhöht sich. Außerdem ändert sich durch eine senkrechte Verschie bung der beweglichen Elektroden 151 und 152 die Kapazität des Transistors dieses Abschnitts und die Schwellwertspan nung ändert sich; desweiteren ändert sich der Strom zwi schen der Source und dem Drain, womit eine Art einer elek trischen Verstärkung auftritt, die eine Erfassungsleistung von hoher Empfindlichkeit ermöglicht. Folglich wird das Gierungsmaß mit einem in dieser Weise aufgebauten Gierungs maßsensor durch Anstiege und Abfälle im Betrag des Stroms erfaßt; ebenso kann eine Verstärkungswirkung erhalten wer den und die Leistung wird ebenso wie die Funktionsweise verbessert.

In diesem Gierungsmaßsensor wird als Material für die Brücken 131 bis 134 ein dünner Film bzw. Dünnfilm verwen det, der auf dem Siliziumsubstrat 11 ausgebildet ist und aus einem bestimmten Material besteht, wie zum Beispiel Po lykristallin, das mit Störstellen einer hohen Konzentration dotiert ist, oder zum Beispiel aus einem Metall mit guter Hitzebeständigkeit. Aus diesem Grund wird es möglich, Schwankungen in der Dicke der Brücken 131 bis 134 ausrei chend zu reduzieren. Im wesentlichen ist für den Fall, daß eine auf einen einzigen Punkt wirkende Kraft auf einen Aus leger oder Kragstück (Doppelausleger) ausgeübt wird, dessen Verschiebung bzw. Versatz umgekehrt proportional zur drit ten Potenz der Brückendicke und zur ersten Potenz der Brückenbreite. Aus diesem Grund ist eine extreme Präzision bei der Bearbeitung der Dicke der Brücke im Vergleich zur Bearbeitung von deren Breite erforderlich.

Um eine Stromänderung aufzuheben bzw. zu kompensieren, die auf die Wirkung der Beschleunigung zurückzuführen ist und zu einem Rauschen führt, werden die beweglichen Elek troden 151 und 152 in der Weise beweglich hergestellt, daß sie einen Kreis (Ellipse) beschreiben, der bzw. die bezüg lich der Ebene des Substrats 11 senkrecht verläuft; aus diesem Grund werden diejenigen Zeitpunkte, bei denen sich zum Beispiel die beweglichen Elektroden 151 und 152 dem Substrat 11 am dichtesten annähern oder sich am weitesten von ihm wegbewegen, unter Beibehaltung des Vibrationszyklus konstant erfaßt, und wenn das Differential bzw. die Diffe renz hiervon genommen wird, kann die auf die Beschleunigung zurückzuführende Stromänderungskomponente aufgehoben wer den.

Bei dem Herstellungsverfahren gemäß diesem Ausführungs beispiel kann die Dicke der Brücken 131 bis 134 mit der Ab lagerungsdicke des Dünnfilms gesteuert werden, wobei die Steuerung des Dünnfilms im Vergleich zu der bekannten mechanischen Bulkbearbeitung erheblich vorteilhafter ist. Folglich wird die Steuerung des Betrags der Versetzung der bewegbaren Teile, wenn durch das Gierungsmaß eine Coriolis kraft erzeugt wird, deutlich verbessert.

Außerdem ist zur Ausbildung der Brücken 131 bis 134 ei ne polykristalline Schicht in einer Brückenanordnung ausge bildet worden, nachdem eine Opferschicht auf dem Halblei tersubstrat 11 ausgebildet worden ist. Die Brücken 131 bis 134, die mit vorbestiimmten Abständen bzw. Intervallen ge bildet sind, sind auf der Oberfläche des Substrats 11 durch Wegätzen der Opferschicht ausgebildet worden. Die Opfer schicht bezieht sich hier auf einen Dünnfilm, der mit dem Ziel der endgültigen Entfernung zuvor ausgebildet worden ist. Die Trägerkonzentration der Transistorinversions schicht ist umgekehrt proportional zur Entfernung zwischen dem Substrat 11 und der Gateelektrode (beweglichen Elek trode) und der Strom ist in ähnlicher Weise umgekehrt pro portional zu dieser Entfernung.

Bei dem Herstellungsverfahren gemäß diesem Ausführungs beispiel werden die Entfernungen zwischen den beweglichen Elektroden 151 und 152, welche Gates darstellen, und dem Halbleitersubstrat 11 mittels der Dicke der Opferschicht gesteuert und da die Steuerung der Filmdicke der Opfer schicht in diesem Fall vorteilhaft ist, wird die Steuerung der Stromwerte zwischen den Sourceelektroden und den Drai nelektroden ebenso erheblich verbessert.

Desweiteren werden bei dem vorliegenden Gierungsmaßsen sor Source- und Drainelektroden vorgesehen, die relativ zu den als Gate verwendeten beweglichen Elektroden 151 und 152 senkrecht liegen, und es wird eine Transistorstruktur ge schaffen, welche einen Strom zwischen der Source und dem Drain veranlaßt, sich in Übereinstimmung mit der Verschie bung der beweglichen Elektroden 151 und 152 zu ändern. Folglich wird die Verschiebung der beweglichen Elektroden 151 und 152 aus den Stromänderungen zwischen der Source und dem Drain erfaßt und das Gierungsmaß wird entsprechend ge messen. In dem Transistor wird der Drainstrom veranlaßt, sich durch Bewirken einer Änderung einer normalen Gatespan nung zu ändern, jedoch ändert sich die Trägerkonzentration der Inversionschicht und der Drainstrom ändert sich sogar mit einer Änderung in dem Spalt zwischen dem Gate und dem Substrat, und die Verschiebung der als Gate vorgesehenen beweglichen Elektroden 151 und 152, welche die von dem je weiligen Gierungsmaß erzeugte Corioliskraft aufgenommen ha ben, kann mittels des Betrags bzw. der Stärke des Stroms zwischen den Sourceelektroden 171 und 172 und den jeweili gen Drainelektroden 181 bzw. 182 erfaßt werden.

Außerdem existiert zusätzlich zur Feldintensität zwi schen dem Gate und dem Substrat eine Schwellwertspannung als ein Faktor zum Bestimmen des Drainstroms in dem Transi stor. Die Schwellwertspannung ist eine Funktion der elek trostatischen Kapazität zwischen dem Gate und dem Substrat und wenn die Kapazität größer wird (d. h. wenn die Entfer nung zwischen dem Gate und dem Substrat kleiner wird), wird die Schwellwertspannung kleiner. Außerdem steigt der Drain strom auch für den Fall an, daß die Feldintensität zwischen dem Gate und dem Substrat gleich bleibt, wenn die Schwell wertspannung kleiner wird. Folglich ändert sich die Schwellwertspannung und aufgrund dessen ändert sich der Drainstrom in Übereinstimmung mit dem Gierungsmaß, wenn die beweglichen Gateelektroden von dem jeweiligen Gierungsmaß bezüglich des Halbleitersubstrats 11 senkrecht verschoben worden sind.

Für den Fall, daß die als Gate vorgesehenen beweglichen Elektroden 151 und 152 in Richtung des Substrats 11 ver schoben worden sind, wird die Schwellwertspannung aufgrund der Erhöhung der Kapazität geringer und der Drainstrom steigt an. Desweiteren steigt der Drainstrom an, weil die Feldintensität zwischen dem Gate und dem Substrat größer wird. Folglich tritt eine Änderung im Drainstrom auf, wel che größer als der Betrag der Verschiebung der als Gate vorgesehehen beweglichen Elektroden 151 und 152 ist.

Zum Beispiel wird dann, wenn die Entfernung zwischen dem Gate und dem Substrat 11 auf 0.5 µm eingestellt wird, die Gatelänge auf 2 µm eingestellt, die Source-Drain-Span nung wird auf 5 V eingestellt, die Substratträgerkonzentra tion wird auf 2 × 10¹⁵ cm^-3 eingestellt, die relative Di elektrizitätskonstante zwischen dem Gate und dem Substrat wird auf 1 (d. h. es wird Luft angenommen) eingestellt und die Gatespannung wird auf 10 V eingestellt, womit die Be ziehung zwischen der Verschiebung des Gate und der Änderung im Drainstromwert vorhergesagt werden kann. Wenn eine Ver schiebung des Gates von 0.005 µm gegenüber dem Substrat auftritt, d. h. mit einer Größe der Verschiebung von 1%, be trägt das Maß der Drainstromänderung 4.87% und es tritt ei ne 4.87-fache Verstärkung auf.

Da sich die Feldintensität und die Schwellwertspannung auf diese Weise aufgrund der Verschiebung der als Gate vor gesehenen beweglichen Elektroden 151 und 152 ändern, kann ein großer Betrag einer Drainstromänderung auch für den Fall erreicht werden, daß die Verschiebung des Gates klein ist.

Desweiteren sind bei der Herstellung des Gierungsmaß sensors die Source- und Drainelektroden 171 und 172 und 181 und 182 mittels einer Diffusionsschicht, die ausgebildet worden ist, nachdem die Anordnung der als Gate vorgesehenen beweglichen Elektroden ausgebildet worden ist, ausgebildet worden. Das heißt, daß nach dem Ausbilden einer Opfer schicht auf dem Halbleitersubstrat und dem Ausbilden der Anordnung der als Gate vorgesehenen beweglichen Elektroden 151 und 152 Fenster in einem Abschnitt erzeugt worden sind, um die Source- und Drainelektroden zu erzeugen, und danach eine Diffusionsschicht, die sowohl die Sourceelektroden 171 und 172 als auch die Drainelektroden 181 und 182 ausbildet, durch Einführen eines Dotierstoffs mit Ionen in einem be stimmten Abschnitt des Halbleitersubstrats 11 über diese Fenster erzeugt wird.

Folglich ist es möglich, immer die als Gate vorgesehe nen beweglichen Elektroden 151 und 152 auszubilden, die zu verlässig in dem zentralen Abschnitt zwischen den Source elektroden 171 und 172 und den Drainelektroden 181 und 182 liegen, wodurch Positionseinstellungsschritte im Herstel lungsverfahren vereinfacht werden können. Außerdem sind diese Herstellungsverfahren in und aus sich heraus alles IC-Herstellungsverfahren und können deren Durchführung un terstützen; ein Sensorstrukturkörper kann innerhalb eines IC-Herstellungsverfahrens hergestellt werden und eine Inte gration mit anderen Schaltungselementen wird einfach mög lich.

Bei dem Gierungsmaßsensor gemäß diesem Ausführungsbei spiel wird ein Gierungsmaßdetektor mittels einer Kragarm konstruktion geschaffen, jedoch kann dies auch mit einer Auslegerkonstruktion erreicht werden; desweiteren besteht kein besonderer Bedarf, daß die Anzahl der Brücken vier sein muß. Außerdem sind sowohl die Transistoren als auch die Erregerelektroden auf beiden Seiten der Vibrationsrich tung vorgesehen worden; jedoch ist es natürlich auch ak zeptabel, wenn sich diese nur auf einer Seite befinden. Außerdem wurde die Anzahl der Kammzähne der für die Erre gung verwendeten festen Elektroden mit drei auf der festen Seite und mit zwei auf der beweglichen Seite dargestellt; jedoch ist eine Struktur, die größere Anzahlen kombiniert, ebenso zulässig. Desweiteren wurde die Verwendung eines Halbleiters des p-Typs als Substrat beschrieben; jedoch ist eine Struktur, bei der dies ein Substrat des n-Typs ist, ebenso zulässig, und für den Fall dieses n-Typs sind die Duffusionselektroden als p-Typen aufgebaut. Desweiteren be steht keine Notwendigkeit, daß die Überlappung 14 quadratisch sein muß; eine Struktur mit zum Beispiel einer Drei ecksanordnung ist ebenso möglich.

Fig. 4 stellt eine ebene Struktur eines zweiten Ausfüh rungsbeispiels dar. Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel erfassen bewegliche Elektroden 151 und 152 einen bezüglich des Halbleitersubstrats 11 senkrecht verlaufenden Verschiebungszustand mittels einer Coriolis kraft, die durch ein Gierungsmaß erzeugt wird. Im Gegensatz dazu wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine horizontale Verschiebung einer Überlappung (Masse) 14 einer quadrati schen ebenen Anordung erfaßt, die durch jeweilige Brücken (Ausleger) 131 bis 134 mit Hilfe von Ankern 121 bis 124 ge halten wird. Das heißt, eine Sourceelektrode 17 und eine Drainelektrode 18 eines keil- bzw. keilnutförmigen Diffusi onsabschnitts werden parallel zueinander auf einer Haupt oberfläche des Halbleitersubstrats 11 so ausgebildet, daß ein jeweiliger Abschnitt von jeder mit dem Boden der Über lappung 14 überlappt. Die Brücken 131 bis 134, die die Überlappung 14 halten, sind jeweils mittels zweier Seiten in der x- und y-Richtung, die in der Darstellung gezeigt sind, aufgebaut, um in der x- und y-Richtung verschoben zu werden.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Größe der auf das Gierungsmaß zurückzuführenden Verschiebung mittels der Änderung in der Gatebreite bezüglich der Sourceelektrode 17 und der Drainelektrode 18 erfaßt. Um eine winzige Änderung in der Gatebreite zu erfassen, wird ein kleiner Transistor mit Gatebreite so ausgebildet, daß keine Verkleinerung des Stromänderungsmaßes hervorgerufen wird.

Wenn der Überlappung 14 eine Vibration in der x-Rich tung erteilt wird und an ihr ein Gierungsmaß auftritt, das die senkrecht verlaufende Richtung des Substrats 11 als seine Achse verwendet, wird eine in y-Richtung wirkende Co rioliskraft an der Überlappung 14 erzeugt und es tritt eine Verschiebung auf. Eine Überlappung der Überlappung 14, wel che zu diesem Zeitpunkt die bewegliche Elektrode 14 wird, mit der Sourceelektrode 17 und der Drainelektrode 18, d. h. die Gatebreite bei Betrachtung des Transistors, ändert sich und somit tritt eine Stromänderung auf und ein Gierungsmaß kann mittels dieser Stromänderung erfaßt werden.

Die Fig. 5A bis 5D zeigen im einzelnen die Herstel lungsschritte des Abschnitts der Sourceelektrode 17, der den Transistorabschnitt gemäß diesem Ausführungsbeispiel bildet. Ein Abschnitt der Drainelektrode 18 kann in einer ähnlichen Weise hergestellt werden, so daß auf dessen Be schreibung verzichtet wird. Wie in Fig. 5A gezeigt ist, wer den zuerst eine Opferschicht 41 und eine polykristalline Siliziumschicht auf einem Halbleitersubstrat 11 ausgebil det, und diese polykristalline Schicht wird bearbeitet, um eine Überlappung 14 auszubilden, welche als eine als Gate vorgesehene bewegliche Elektrode verwendet wird. Demgemäß wird eine Öffnung 42 in einem Abschnitt, der als Transis torsource verwendet wird, mittels eines photolithographi schen Schritts ausgebildet.

Als nächstes wird, wie in Fig. 5B gezeigt ist, mittels einer Ionenimplantation oder dergleichen eine Dotierung auf die dem Abschnitt der Öffnung 42 entsprechende Hauptober fläche des Halbleitersubstrats 11 eingebracht und eine Dif fusionsschicht 43 ausgebildet. Die Diffusionsschicht 43 wird als eine Sourceelektrode verwendet und die Sourceelek trode 17 wird selbsteinstellend bezüglich der Überlappung 14 ausgebildet, die als eine als Gate dienenden bewegliche Elektrode verwendet wird. In einem solchen Zustand werden die Überlappung 14, die als bewegliche Elektrode verwendet wird, und die Diffusionsschicht 43 nicht gegenüberliegend ausgebildet und folglich befindet sich die Gatebreite des Transistors in einem Zustand von "0".

Aus diesem Grund wird gemäß Fig. 5C die Aktivierung der eingebrachten Dotierung mittels Ausglühen durchgeführt und mittels der der Aktivierung begleitenden Diffusion wird ei ne der Gatebreite äquivalente bzw. entsprechende Überlap pung 44 an der Diffusionsschicht 43 und der Überlappung 14, die als bewegliche Elektrode verwendet wird, ausgebildet und es wird eine Transistorstruktur erhalten, die als Sour ceelektrode 17 wirkt. In einem solchen Zustand wird, wie in Fig. 5D gezeigt, erreicht, daß die Überlappung 14, die die als Gate dienende bewegliche Elektrode darstellt, ver schiebbar wird, wenn die Opferschicht durch Wegätzen ent fernt wird, und wenn die Überlappung 14 durch eine Corio liskraft, wie durch den Pfeil gezeigt, verschoben wird, än dert sich die Gatebreite des Transistors (Überlappung 44) und es wird eine dem Verschiebungsbetrag der Überlappung 14 entsprechende Stromänderung zwischen der Source- und der Drainelektrode erzeugt. Das heißt, die Gatebreite wird mit tels des Diffusionsabstands in der Diffusionsschicht 43 ge bildet und folglich wird ein Transistor mit winziger Gate breite auf einfache Weise mit hoher Reproduzierbarkeit er halten.

Mittels einer einer Änderung in der Gatebreite entspre chenden Stromerfassung wird ein konstant linearer Strom wert, der der Höhe des Gierungsmaßes (Corioliskraft) ent spricht, erfaßt. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird ein Gierungsmaß mittels Änderungen im Abstand zwischen den als Gate vorgesehenen beweglichen Elektroden 151 und 152 und einem Halbleitersubstrat 11 erfaßt und somit können die Höhe des Gierungsmaßes und der Stromänderung von einem li nearen Verhältnis abweichen, wenn der Betrag der Änderung groß wird. Dies wird dadurch verursacht, daß der Ausdruck des Stroms umgekehrt proportional zum Abstand bzw. dem In tervall des Luftspalts 24 ist. Wenn sich jedoch gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Überlappung der Überlappung 14, die als eine bewegliche Elektrode verwendet wird, ei nerseits und der Sourceelektrode 17 und der Drainelektrode 18 andererseits erhöht, steigt der Strom zwischen der Sour ce und dem Drain proportional dazu an und wenn sich umge kehrt die Überlappung verkleinert, verringert sich der Strom demgemäß, und die Höhe des Gierungsmaßes wird im Strom zwischen der Source und dem Drain genauestens wieder gespiegelt.

Außerdem wird eine Dotierung selbsteinstellend bezüg lich der Überlappung 14, die eine als Gate dienende Elek trode ist, eingebracht und mittels dieser Diffundierung werden die Sourceelektrode 17 und die Drainelektrode 18 ausgebildet und gleichzeitig damit wird eine Gatebreite ge bildet, die der Überlappung mit der Überlappung 14 aufgrund der Diffusion entspricht, und somit kann eine Transistor herstellung, bei der beim Herstellungsverfahren kein Bedarf nach einer Positionierung besteht und das zusätzlich eine winzige Gatebreite aufweist, durchgeführt werden. Aus die sem Grund kann jeder hergestellte Sensor mit hoher Genauig keit eine winzige Verschiebung der Überlappung 14, welche die bewegliche Elektrode ist, ohne eine Abweichung im Drainstrom zuverlässig erfassen.

Desweiteren stellt Fig. 4 einen Fall dar, bei dem nur ein Satz, der eine Sourceelektrode 17 und eine Drainelek trode 18 aufweist, die bezüglich der Überlappung 14 ausge bildet sind, aber es ist ebenso zulässig, eine weitere Sourceelektrode und Drainelektrode zum Beispiel auf der der Überlappung 14 gegenüberliegenden Seite auszubilden. In diesem Fall kann das Gierungsmaß mittels einer Differenz im Drainstrom an bzw. in den beiden gegenüberliegenden Transi storen erfaßt werden. In diesem Fall kann eine senkrecht zum Substrat verlaufende Beschleunigung, welche die Rausch komponente darstellt, eliminiert werden.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ändert sich für den Fall, daß eine Beschleunigung in bezüglich der Ebene des Halbleitersubstrats 11 senkrecht verlaufender Richtung erzeugt wird, der Abstand zwischen dem Halbleitersubstrat 11 und der Überlappung 14, welche als bewegliche Elektrode verwendet wird, die Drainströme der zwei gegenüberliegend gebildeten Transistorsätze ändern sich gleichphasig und für den Fall, daß das Gierungsmaß in horizontaler Richtung er zeugt wird, ändern sich die Drainströme der zwei Transisto ren gegenphasig. Aus diesem Grund wird es ebenso möglich, die Beschleunigung und das Gierungsmaß mittels eines Sen sormechanismus zu erfassen und zu messen. Dies wird dadurch ermöglicht, daß sich die Drainströme der zwei Transistoren in gleicher Phase und gleichen Beträgen mit der senkrecht zum Substrat verlaufenden Verschiebung ändern und keine Differenz auftritt. Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, daß die Beschleunigung in gleicher Phase und das Gierungs maß in entgengesetzter Phase verläuft.

Außerdem sind gemäß dem Ausführungsbeispiel eine ein zige Sourceelektrode bzw. Drainelektrode in Kombination bezüglich eines einzigen Transistors gebildet, jedoch kann auch eine solche Struktur vorgesehen werden, bei der eine Mehrzahl von Sourceelektroden bzw. Drainelektroden in pa ralleler Anordnung ausgebildet sind.

Als nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Unterschiede gegenüber dem ersten Aus führungsbeispiel beschrieben. Fig. 6 stellt dessen Struktur dar. Isolationsfilme 451 und 452 werden in einem bestimmten Abstand auf einem Halbleitersubstrat 11, das aus Silizium mit einem hohen Widerstand besteht, ausgebildet und jewei lige zur Erregung dienende feste Elektroden 461 und 462 werden auf diesen Isolationsfilmen 451 bzw. 452 ausgebil det. Demgemäß wird eine bewegliche Elektrode, die aus Sili zium mit einem niedrigen Widerstand besteht, in dem gegen seitigen Zwischenraum zwischen den zur Erregung dienenden festen Elektroden 461 und 462 angeordnet. Außerdem ist die Dicke D der zur Erregung dienenden festen Elektroden 461 und 462 größer als die Dicke d der beweglichen Elektrode 47, so daß die bewegliche Elektrode 47 mittels der Corio liskraft leicht vertikal verschoben werden kann. In diesem Fall wird die bewegliche Elektrode 47 so hergestellt, daß sie in der Richtung der Dicke der festen Elektroden 461 und 462 im wesentlichen zentral angeordnet ist.

Gemäß dem auf diese Weise aufgebauten Gierungsmaßsensor wird eine Spannung an die bewegliche Elektrode 47 angelegt, wobei sich eine Inversionsschicht, die der Schicht 21 in Fig. 2A enspricht, ausbildet und ein Strom zwischen den Dif fusionsschichten 172 und 182 (Fig. 1) fließt, welche als Sourceelektrode und Drainelektrode verwendet werden. Außer dem wird ein Spannungssignal einer bestimmten Frequenz an die zur Erregung dienenden festen Elektroden angelegt und die bewegliche Elektrode 47 wird veranlaßt, in einer paral lel zur Ebene des Substrats 11 verlaufenden horizontalen Richtung 11 mittels einer elektrostatischen Kraft zu vi brieren.

Wenn die bewegliche Elektrode in diesem Zustand eine Corioliskraft aufgrund einer Gierung aufnimmt und in der senkrecht zur Ebende des Substrats 11 verlaufenden z-Rich tung verschoben wird, erhöht sich der Strom zwischen den Diffusionsschichten 172 und 182, die als feste Elektroden verwendet werden. Folglich wird eine Corioliskraft mittels Änderungen im Betrag des Stroms zwischen den Diffusions schichten 172 und 182 erfaßt und ein Gierungsmaß bestimmt.

Wenn die bewegliche Elektrode 47 und die zur Erregung dienenden festen Elektroden 461 und 462 mittels einer äqu valenten bzw. gleichgroßen Filmdicke ausgebildet werden, wird selbst dann eine Anziehungskraft entgegengesetzt der z-Richtung zwischen der beweglichen Elektrode 47 und den festen Elektroden 461 und 462 ausgeübt, wenn die bewegliche Elektrode eine Kraft in der z-Richtung aufgrund der Corio liskraft aufnimmt; hierdurch wird bezüglich der Verschie bung der bewegbaren Elektrode 47 eine Brechkraft ausgeübt.

Aus diesem Grund ist die Filmdicke D der festen Elektroden 461 und 462 so gewählt, daß sie größer als die Filmdicke d der beweglichen Elektrode 47 ist, so daß dazwischen keine Anziehungskraft ausgeübt wird.

Diese Wirkungsweise wird nun mit Bezugnahme auf Fig. 7A detailliert beschrieben, welche einen Fall darstellt, bei dem die Dicken der beweglichen Elektrode 47 und der zur Er regung dienenden festen Elektroden 461 und 462 identisch sind. Wenn in diesem Zustand die bewegliche Elektrode 47 gegenüber dem Substrat verschoben wird, verkleinert sich die Elektrodenzwischenkapazität der beweglichen Elektrode 47 und der zur Erregung dienenden festen Elektroden 461 und 462. Folglich wirkt für den Fall, daß eine Spannung zwi schen der bweglichen Elektrode 47 und den zur Erregung die nenden festen Elektroden 461 und 462 angelegt wird, eine aufwärtsgerichtete Kraft auf die bewegliche Elektrode 47, die sie zwischen die zur Erregung dienenden festen Elektro den 461 und 462 zieht.

Fig. 7B stellt ein Beispiel dar, bei dem die Dicke der zur Erregung dienenden festen Elektroden 461 und 462 dicker hergestellt worden ist, als die Dicke der beweglichen Elek trode 47. Wenn sie auf diese Weise aufgebaut ist, ist die Dicke der zur Erregung dienenden festen Elektroden 461 und 462 bezüglich der beweglichen Eelktrode 47 ausreichend dick und es ändert sich - wenn man die gegenseitige Kapazität der zur Erregung dienenden festen Elektroden 461 und 462 betrachtet - die Elektrodenzwischenkapaziät auch dann nicht, wenn die bewegliche Elektrode 47 verschoben wird. Folglich wird die bewegliche Elektrode 47 nicht zwischen die zur Erregung dienenden festen Elektroden 461 und 462 gezogen. Durch das derartige Verändern der Dicke der beweg lichen Elektrode und der zur Erregung dienenden festen Elektroden kann somit erreicht werden, daß die bewegliche Elektrode 47 nicht zu den zur Erregung dienenden festen Elektroden 461 und 462 hingezogen wird.

Fig. 8A stellt ein viertes Ausführungsbeispiel dar, wel ches in erstes Linie im Hinblick auf der Unterschiede zu den drei vorhergehenden Ausführungsbeispielen erläutert werden wird. Isolationsfilme 451 und 452 sind in einem be stimmten Abstand auf dem Halbleitersubstrat 11, das aus Si lizium mit einem hohen Widerstand besteht, ausgebildet und jeweilige zur Erregung dienende feste Elektroden 461 und 462 sind auf den Isolationsfilmen 451 bzw. 452 ausgebildet. Demgemäß wird eine bewegliche Elektrode 47, die aus Silizi um mit einem niedrigen Widerstand besteht, in dem gegensei tigen Zwischenraum zwischen den zur Erregung dienenden fe sten Elektroden 461 und 462 angeordnet.

Eine Dicke D der zur Erregung dienenden festen Elektro den 461 und 462 ist so gewählt, daß sie dünner als eine Dicke d der beweglichen Elektrode 47 ist, so daß die beweg liche Elektrode 47 mittels einer Corioliskraft vertikal leicht verschoben werden kann. Desweiteren wird die beweg liche Elektrode 47 so hergestellt, daß sie sich im wesent lichen in der Richtung der Dicke der festen Elektroden 461 und 462 mittig befindet.

In Fig. 9 ist die Filmdicke der zur Erregung dienenden festen Elektroden so ausgebildet, daß sie kleiner als die Filmdicke der beweglichen Elektrode 47 ist. Für den Fall, daß die Filmdicke der zur Erregung dienenden festen Elek troden 461 und 462 auf diese Weise dünner als die Filmdicke der beweglichen Elektrode 47 ist, ändert sich auch dann, wenn die gegenseitige Kapazität der zur Erregung dienenden festen Elektroden 461 und 462 betrachtet wird, keine der Elektrodenzwischenkapazitäten dazwischen, selbst wenn die bewegliche Elektrode 47 verschoben wird. Folglich wird die bewegliche Elektrode 47 nicht zwischen die zur Erregung dienenden festen Elektroden 461 und 462 gezogen und durch die derartige Änderung der Dicke der Elektrodenabschnitte kann erreicht werden, daß die bewegliche Elektrode 47 nicht zwischen die zur Erregung dienenden festen Elektroden 461 und 462 gezogen wird.

Fig. 10 und die Fig. 11A und 11B stellen ein fünftes Ausführungsbeispiel dar, welches in erstes Linie im Hin blick auf die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wird. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird, weil die bewegliche Elektroden, die Überlappung und darüber hinaus die Brücken mittels leitfähigem polykri stallinem Silizium hergestellt sind, eine Inversionsschicht zwischen der Sourceelektrode und der Drainelektrode ausge bildet und es wird, wenn dazwischen ein Stromfluß hervorge rufen wird, ein Potentialunterschied zwischen dem Substrat und den Überlappungs- und Brückenabschnitten zusätzlich zu den beweglichen Elektroden erzeugt, so daß notwendigerweise eine elektrostatische Kraft dazwischen erzeugt wird.

Um diese elektrostatische Kraft abzuschätzen, sei auf folgendes hingewiesen: wenn zum Beispiel der Potentialun terschied zwischen der beweglichen Elektrode und dem Substrat mit 10 V angenommen wird und der Spalt mit 0.5 µm angenommen wird, wird die elektrostatische Kraft 1,771 N pro Quadratmeter, und wenn die bewegliche Elektrode mittels polykristallinem Silizium mit einer Dicke von 1 µm ausge bildet ist, wird diese ungefähr das 80,000fache der Ruhe last.

Folglich werden die Abschnitte der beweglichen Elek trode, der Überlappung (Masse) und der Brücke (Ausleger) am Substrat durch eine äußerst große Kraft verzogen; damit die beweglichen Elektroden nicht bezüglich des Substrats be rührt werden, ist es somit notwendig, daß die Brücken sta bil sind, d. h. daß die Federkonstante der Brücken groß ge macht wird. Dies macht jedoch den Verschiebungsbetrag der beweglichen Elektrode für den Fall klein, daß eine Corio liskraft aufgenommen wird, und eine Erfassung der Coriolis kraft, d. h. eine Erfassung des Gierungsmaßes, wird erschwert. Um den Einfluß der elektrostatischen Kraft zu re duzieren, ist es notwendig, die Fläche derjenigen Oberflä che zu reduzieren, in der die elektrostatische Kraft er zeugt wird.

Dieses Ausführungsbeispiel löst dieses Problem und bil det einen Abschnitt aus, welcher nicht als eine bewegliche Elektrode wirkt; daß heißt, bezüglich des Halbleiter substrats 11 untere Elektroden 601 bis 603 entsprechen ei ner Überlappung (Masse) 14, Brücken (Ausleger) 131 bis 134 und dergleichen. Die unteren Elektroden 601 bis 603 sind jeweils über Kontaktlöcher 611 bis 613 an Aluminiumleiter 621 bis 623 angeschlossen; durch die derartige Ausbildung der unteren Elektroden wird die Fläche der Oberfläche, die die elektrostatische Kraft erzeugt, minimiert und ein Kon takt mit dem Substrat 11 durch die beweglichen Elektroden 151 und 152 wird verhindert.

Die Größe der Corioliskraft wird größtenteils durch die Masse des beweglichen Abschnitts beeinflußt und um eine große Kraft mittels einer Corioliskraft zu erreichen und einen großen Verschiebungsbetrag zu erzielen, kann eine weitere Überlappung (Zusatz- oder Hilfsmasse) 140 aus Me tall, das ein großes spezifisches Gewicht aufweist, wie zum Beispiel Gold, Wolfram oder dergleichen, auf der Überlap pung (Masse) 14 gemäß Fig. 12 hinzugefügt werden.

Fig. 13 stellt ein sechstes Ausführungsbeispiel dar, welches insbesondere im Hinblick auf die Unterschiede zum zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben wird. Gemäß dem in Fig. 4 dargestelltem zweiten Ausführungsbeispiel sind die beweglichen Elektroden, die Überlappung und die Brücken im wesentlichen durch polykristallines Silizium ausgebildet. Aus diesem Grund wird dann, wenn eine Inversionsschicht zwischen der Sourceelektrode und der Drainelektrode ausge bildet wird, dazwischen ein Stromfluß hervorgerufen; ebenso wird ein Potentialunterschied zwischen dem Substrat und der Überlappung zusätzlich zu den beweglichen Elektroden er zeugt, so daß eine elektrostatische Kraft unvermeidlich er zeugt wird. Folglich tritt durch eine äußerst große Kraft eine zu dem Substrat hin gerichtete Zugkraft auf und um zu erreichen, daß die beweglichen Elektroden das Substrat nicht berühren, ist es somit notwendig, daß die Brücken stabil hergestellt werden, so daß deren Federkonstante groß wird.

Wenn die Brücken jedoch so aufgebaut sind, daß sie diese Bedingung erfüllen, wird der Verschiebungsbetrag der beweglichen Elektroden für den Fall klein, daß eine umge kehrte Corioliskraft aufgenommen wird, und eine Erfassung der Corioliskraft, d. h. die Empfindlichkeit einer Erfassung des Gierungsmaßes, wird reduziert. Um den Einfluß dieser elektrostatischen Kraft zu reduzieren, ist es notwendig, die Fläche derjenigen Oberfläche, welche die elektrostati sche Kraft erzeugt, zu reduzieren.

Aus diesem Grund ist in diesem Ausführungsbeispiel eine untere Elektrode 604, welche nicht als bewegliche Elektrode dient, auf derjenigen Oberfläche eines Halbleitersubstrats 11a ausgebildet, die einer Überlappung (Masse) 14, Brücken (Auslegern) 131 bis 134 und dergleichen entspricht. Die un tere Elektrode 604 ist in einem solchen Maße ausreichend vibrationsfest ausgebildet, daß sie sich auch dann in einem gegenüberliegenden Abschnitt befindet, wenn der bewegliche Abschnitt vibriert.

Die untere Elektrode 604 ist von einer Sourceelektrode 17 und einer Drainelektrode 18 elektrisch isoliert und die untere Elektrode 604 ist über ein Kontaktloch (nicht darge stellt) an einen Aluminiumleiterabschnitt angeschlossen.

In der zuvor beschriebenen Weise kann ein erfindungsge mäßer Halbleiter-Gierungsmaßsensor leicht und mit geringem Kostenaufwand aufgebaut werden; ferner kann eine ausgeübte Beschleunigung mit hoher Genauigkeit gemessen werden; auch kann dieser Sensor zum Beispiel in einem Auto oder derglei chen angebracht werden und wirkungsvoll in der Fahrzeug steuerung und Navigation oder dergleichen eingesetzt wer den. Da insbesondere das Gierungsmaß mit hoher Genauigkeit mittels eines Transistoraufbaus in Übereinstimmung mit Stromwerten, welche sich durch das jeweilige Gierungsmaß ändern, erfaßt werden kann, wird es möglich, eine Fahrzeug steuerung oder etwas ähnliches mit hoher Genauigkeit auszu führen. Außerdem kann dieser Halbleiter-Gierungsmaßsensor sehr einfach durch Anwendung eines gewöhnlichen IC-Herstel lungsverfahrens hergestellt werden und insbesondere die Transistorstruktur, welche das Gierungsmaß erfaßt, kann mit großer Präzision im Verhältnis zu den Teilen, die durch die Wirkung der Gierung verschoben werden, hergestellt werden und somit kann ein Gierungsmaßsensor mit hoher Empfindlich keit und größter Zuverlässigkeit leicht erhalten werden.

Desweiteren werden bei dem Gierungsmaßsensor gemäß den vorhergehenden Ausführungsbeispielen eine charakteristische Schicht auf dem Substrat, bewegliche Elektroden und feste Elektroden und schließlich Source- und Drainbereiche selbsteinstellend bezüglich dieser beweglichen Elektroden ausgebildet; jedoch ist dies nicht notwendig der Fall und es ist statt dessen möglich, zunächst Source- und Drainab schnitte und anschließend bewegliche Elektroden und feste Elektroden auszubilden.

Vorstehend wurde ein Halbleiter-Gierungsmaßsensor be schrieben, welcher mittels eines IC-Herstellungsverfahren einfach hergestellt werden kann, so daß ein Gierungsmaß-Er fassungssignal aufgrund eines Stromwerts mittels eines Transistoraufbaus erhalten wird. Eine Überlappung, die durch Brücken gehalten wird, ist in einem bestimmten Ab stand von einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats ange ordnet, und bewegliche Elektroden und Erregerelektroden sind im wesentlichen mit der Überlappung ausgebildet. Feste Elektroden zur Erregung sind an dem Substrat in Ent sprechung zu den Erregerelektroden befestigt. Damit zu sammen sind sowohl Sourceelektroden als auch Drainelek troden mittels einer Diffusionsschicht auf einer Oberfläche des Substrats an den beweglichen Elektroden gegenüber liegenden Positionen so ausgebildet, daß sich ein Drain strom in Entsprechung zur Verschiebung der beweglichen Elektroden mittels einer Corioliskraft aufgrund eines Gie rungsmaßes ändert, wobei das Gierungsmaß durch diesen Strom erfaßt wird.

Claims

1. Halbleiter-Gierungsmaßsensor mit:
einem Halbleitersubstrat (11);
einer eine Brückenstruktur (131 bis 134) aufweisenden be weglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47), die über dem Halbleitersubstrat (11) in einem vorbestimmten Intervall da von angeordnet ist;
einer zur Erregung dienenden ersten festen Elektrode (191 bis 194; 461, 462), die über einen vorbestimmten Spalt mit der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) angeordnet ist, um eine Erregung der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) in einem vorbestimmten Zyklus mittels einer elektrostatischen Kraft zu verursachen; und
einer zur Stromerfassung dienenden zweiten festen Elek trode (171, 172, 181, 182; 17, 18), die über dem Halbleiter substrat (11) gegenüberliegend der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) vorgesehen ist, wobei:
ein Gierungsmaß auf der Grundlage einer Änderung in einem Strom, die an der zweiten festen Elektrode (171, 172, 181, 182; 17, 18) durch eine Änderung in der Relativlage zwischen der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) und der zweiten festen Elektrode (171, 172, 181, 182; 17, 18) hervor gerufen wird, erfaßbar ist, wenn das zu erfassende Gierungs maß, welches als eine Achse eine Richtung aufweist, die eine Erregungsrichtung der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) schneidet, auf die bewegliche Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) einwirkt,
die bewegliche Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) eine Elektrode einer Spindelanordnung ist, die mittels eines Brüc kenstrukturkörpers (14) gehalten wird,
die zur Stromerfassung dienende zweite feste Elektrode (171, 172, 181, 182; 17, 18) eine eine Dotierungsdiffusions schicht beinhaltende Elektrode ist, die auf einem Oberflä chenabschnitt des Halbleitersubstrats (11) an zwei Seiten der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) gegenüberliegend der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) ausgebildet ist, und
ein zwischen der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) und der zweiten festen Elektrode (171, 172, 181, 182; 17, 18) ausgebildeter Transistor sowohl bezüglich der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) als auch bezüglich der zweiten festen Elektrode (171, 172, 181, 182; 17, 18) so angeordnet ist, daß eine Gatebreite des Transi stors sich selbst durch eine Vibration der beweglichen Elek trode (151, 152, 161 bis 164; 47) nicht ändert, sofern das zu erfassende Gierungsmaß nicht erzeugt wird.

2. Halbleiter-Gierungsmaßsensor mit:
einem Halbleitersubstrat (11);
einer eine Brückenstruktur (131 bis 134) aufweisenden be weglichen Elektrode (161 bis 164), die über dem Halbleiter substrat (11) in einem vorbestimmten Intervall davon angeord net ist;
einer zur Erregung dienenden ersten festen Elektrode (191 bis 194) die über einen vorbestimmten Spalt mit der bewegli chen Elektrode (161 bis 164) angeordnet ist, um eine Erregung der beweglichen Elektrode (161 bis 164) in einem vorbestimm ten Zyklus mittels einer elektrostatischen Kraft zu verursa chen; und
einer zur Stromerfassung dienenden zweiten festen Elek trode (17, 18), die über dem Halbleitersubstrat (11) gegen überliegend der beweglichen Elektrode (161 bis 164) vorgese hen ist, wobei:
ein Gierungsmaß auf der Grundlage einer Änderung in einem Strom, die an der zweiten festen Elektrode (17, 18) durch eine Änderung in der Relativlage zwischen der beweglichen Elektrode (161 bis 164) und der zweiten festen Elektrode (17, 18) hervorgerufen wird, erfaßbar ist, wenn das zu erfassende Gierungsmaß, welches als eine Achse eine Richtung aufweist, die eine Erregungsrichtung der beweglichen Elektrode (161 bis 164) schneidet, auf die bewegliche Elektrode (161 bis 164) einwirkt,
ein Transistor zwischen der beweglichen Elektrode (161 bis 164) und der zweiten festen Elektrode (17 bis 18) ausge bildet ist, und
ein Verschiebungsbetrag, der an der beweglichen Elektrode (161 bis 164) für einen Fall erzeugt wird, bei dem das zu er fassende Gierungsmaß auf einer Achse, die parallel zu einer Ebene des Halbleitersubstrats (11) in einer Richtung, die eine Erregungsrichtung der beweglichen Elektrode (161 bis 164) schneidet, verläuft, erzeugt wird, anhand einer Stromän derung der zweiten festen Elektrode (17, 18) erfaßt wird.

3. Halbleiter-Gierungsmaßsensor mit:
einem Halbleitersubstrat (11);
einer eine Brückenstruktur (131 bis 134) aufweisenden be weglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47), die über dem Halbleitersubstrat (11) in einem vorbestimmten Intervall da von angeordnet ist;
einer zur Erregung dienenden ersten festen Elektrode (191 bis 194; 461, 462) die über einen vorbestimmten Spalt mit der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) angeordnet ist, um eine Erregung der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) in einem vorbestimmten Zyklus mittels einer elektrostatischen Kraft zu verursachen; und
einer zur Stromerfassung dienenden zweiten festen Elek trode (171, 172, 181, 182), die über dem Halbleitersubstrat (11) gegenüberliegend der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) vorgesehen ist, wobei:
ein Gierungsmaß auf der Grundlage einer Änderung in einem Strom, die an der zweiten festen Elektrode (171, 172, 181, 182) durch eine Änderung in der Relativlage zwischen der be weglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) und der zwei ten festen Elektrode (171, 172, 181, 182) hervorgerufen wird, erfaßbar ist, wenn das zu erfassende Gierungsmaß, welches als eine Achse eine Richtung aufweist, die eine Erregungsrichtung der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) schnei det, auf die bewegliche Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) einwirkt,
ein Transistor zwischen der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) und der zweiten festen Elektrode (171, 172, 181, 182) ausgebildet ist, und
ein Verschiebungsbetrag, der an der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) für einen Fall erzeugt wird, bei dem das zu erfassende Gierungsmaß auf einer zu einer Ebene des Halbleitersubstrats (11) senkrecht verlaufenden Achse in einer Richtung, die eine Richtung einer Erregung der beweg lichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) schneidet, an hand einer Stromänderung der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) und der zweiten festen Elektrode (171, 172, 181, 182) erfaßt wird.

4. Halbleiter-Gierungsmaßsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die in dem vorbestimmten Intervall über dem Halbleitersubstrat (11) angeordnete bewegliche Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) mindestens einen Abschnitt eines Brückenstrukturkörpers (14), der einen Überlappungsabschnitt aufweist, auf welchen das zu erfassende Gierungsmaß einwirkt und ihn verschiebt, und einen Brückenabschnitt beinhaltet, die den Überlappungsabschnitt trägt, und bei dem der Brücken strukturkörper (14) eine Mehrfachauslegerstruktur ist, die aus mindestens zwei der Brückenabschnitte gebildet ist.

5. Halbleiter-Gierungsmaßsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein Erregungsbereich der beweglichen Elek trode (151, 152, 161 bis 164; 47) ein Bereich ist, in dem ge genüberliegende Flächen einer Oberfläche der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) und der zweiten festen Elektrode (171, 172, 181, 182; 17, 18) gleichförmig bleiben.

6. Halbleiter-Gierungsmaßsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die bewegliche Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) aus einer Spindelanordnung ausgebildet ist und eine Länge der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) größer als eine Breite der zweiten festen Elektrode (171, 172, 181, 182; 17, 18) ist.

7. Halbleiter-Gierungsmaßsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die erste feste Elektrode (191 bis 194; 461, 462) eine Elektrode mit der gleichen Höhe wie die der beweg lichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) ist und über den vorbestimmten Spalt von der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) beabstandet ist.

8. Halbleiter-Gierungsmaßsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die zur Stromerfassung dienende zweite feste Elektrode (171, 172; 181, 182; 17, 18) eine Mehrzahl von eine Dotierungsdiffusionsschicht beinhaltenden Elektroden beinhal tet, die auf dem Oberflächenabschnitt des Halbleitersubstrats (11) gegenüberliegend der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) ausgebildet sind.

9. Halbleiter-Gierungsmaßsensor nach Anspruch 2, bei dem die zweite feste Elektrode (17, 18) mindestens zwei Elektro den beinhaltet und das zu erfassende Gierungsmaß mittels ei ner Änderung im Strom, der wechselseitig zwischen den minde stens zwei Elektroden fließt, erfaßt wird.

10. Halbleiter-Gierungsmaßsensor nach Anspruch 3, bei dem die zweite feste Elektrode (171, 172, 181, 182) mindestens zwei Elektroden beinhaltet und das zu erfassende Gierungsmaß mittels einer zwischen den mindestens zwei Elektroden wech selseitigen Stromänderung, die eine Änderung einer Inver sionsschicht begleitet, erfaßt wird.

11. Halbleiter-Gierungsmaßsensor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Hauptkörperabschnitt der beweglichen Elektrode (161 bis 164) so ausgebildet ist, daß er mindestens einen Rand einer linearen Anordnung aufweist, wobei die zur Strom erfassung dienende zweite feste Elektrode (17, 18) mindestens zwei Elektroden beinhaltet und so ausgebildet ist, daß ein Ende jeder der mindestens zwei Elektroden derart in einer Spindelanordnung angeordnet ist, daß es in den Randabschnitt der beweglichen Elektrode (161 bis 164) eingreift.

12. Halbleiter-Gierungsmaßsensor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die bewegliche Elektrode (161 bis 164) so ausgebildet ist, daß sie zwei Ränder an gegenüberliegenden Orten auf weist, und die zweite feste Elektrode (17, 18) derart in Ent sprechung zu den jeweiligen Endabschnitten passend ausgebil det ist, daß sie jeweils in diese zwei Endabschnitte ein greift.

13. Halbleiter-Gierungsmaßsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem:
die bewegliche Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) aus einem Hauptkörperabschnitt ausgebildet ist, der so mittels einer Mehrzahl von Brücken abgestützt ist, daß sie frei vi briert, wobei ein spindelförmiges Teil in einen Außenumfangs abschnitt des Hauptkörperabschnitts hinausragt;
eine Erregerelektrode (161, 164) aus einem spindelförmi gen Teil ausgebildet ist, das aus dem Hauptkörperabschnitt hinausragt, und die Erregerelektrode (161 bis 164) über einen Spalt auf der ersten festen Elektrode (191 bis 194; 461, 462) gebildet ist, die fest auf dem Halbleitersubstrat (11) ausge bildet ist; und
die erste feste Elektrode (191 bis 194; 461, 462) eine Mehrzahl von spindelförmigen Teilen beinhaltet, die in einer Kammzahnanordnung angeordnet sind, um die Erregerelektrode (161 bis 164) beidseitig zu umfassen.

14. Halbleiter-Gierungsmaßsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem das Halbleitersubstrat (11) in einem Be reich, der der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164) gegenüberliegt, und in einem Bereich, worin mindestens die zweite feste Elektrode (171, 172, 181, 182; 17, 18) nicht existiert, eine untere Elektrode (601 bis 603; 604) beinhal tet und die bewegliche Elektrode (151, 152, 161 bis 164) und die untere Elektrode (601 bis 603; 604) bei gleichem Poten tial so ausgerichtet sind, daß keine elektrostatische Anziehungskraft zwischen der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164) und der unteren Elektrode (601 bis 603; 604) ausge übt wird.

15. Halbleiter-Gierungsmaßsensor nach Anspruch 1 oder 3, bei dem:
die bewegliche Elektrode (47) einen Hauptkörperabschnitt und ein auf eine Seite des Hauptkörperabschnitts hinausragen des spindelförmiges Teil beinhaltet;
die erste feste Elektrode (461, 462) ein festes Elektro denteil beinhaltet, das an einem Ort auf beiden Seiten eines spindelförmigen Teils angeordnet ist, das die bewegliche Elektrode (47) bildet;
eine Dicke des festen Elektrodenteils sich von einer Dicke der beweglichen Elektrode (47) in Form des spindelför migen Teils unterscheidet; und
gegenüberliegende Oberflächenbereiche der beweglichen Elektrode (47) und der ersten festen Elektrode (461, 462) sich auch dann nicht ändern, wenn das spindelförmige Teil verschoben wird.

16. Halbleiter-Gierungsmaßsensor mit:
einem Halbleitersubstrat (11);
einer beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47), die in einem ersten Intervall oberhalb einer Oberfläche des Halbleitersubstrats (11) angeordnet, und so abgestützt ist, daß sie über einen Brückenstrukturkörper (131 bis 134) frei verschiebbar ist;
einer zur Erregung dienenden festen Elektrode (191 bis 194; 461 462), die in einem zweiten Intervall oberhalb der Halbleitersubstratoberfläche angeordnet ist und über einen vorbestimmten Spalt von der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) derart beabstandet ist, daß sie statische Elektrizität verwendet, um eine Erregung der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) zu verursachen; und
Source- und Drainelektroden (171, 172, 181, 182; 17, 18), die mittels einer Dotierungsdiffusionsschicht auf einem Oberflächenabschnitt des Halbleitersubstrats (11) an der bewegli chen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) gegenüberliegenden Orten ausgebildet sind, wobei
ein Transistor durch die bewegliche Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) und die Source- und Drainelektroden (171, 172, 181, 182; 17, 18) ausgebildet ist, wobei eine Stromände rung zwischen den Source- und Drainelektroden (171, 172, 181, 182; 17, 18) mittels einer Verschiebung der beweglichen Elek trode (151, 152, 161 bis 164; 47), die eine Erregung mit ei nem bestimmten Zyklus durch die feste Elektrode (191 bis 194; 461, 462) begleitet, erzeugt wird und ein Gierungsmaß anhand der Stromänderung erfaßt wird.

17. Halbleiter-Gierungsmaßsensor nach Anspruch 16, bei dem die bewegliche Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47), die in dem ersten Intervall oberhalb des Halbleitersubstrats (11) angeordnet ist, mindestens einen Bereich eines Brückenstruk turkörpers (14), der einen Überlappungsabschnitt aufweist, auf welchen das Gierungsmaß wirkt und ihn verschiebt, und ei nen Brückenabschnitt beinhaltet, der den Überlappungsab schnitt hält, wobei der Brückenstrukturkörper (14) eine Mehr fachauslegerstruktur mittels mindestens zwei der Brücken strukturen (131 bis 134) beinhaltet.

18. Halbleiter-Gierungsmaßsensor nach Anspruch 16 oder 17, bei dem die bewegliche Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) in einer Spindelanordnung ausgebildet ist und eine Länge der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) einer Spindelanordnung in einem derartigen Zustand angeordnet ist, daß sie größer als eine Breite der Source- und Drainelektro den (171, 172, 181, 182; 17, 18) ist.

19. Halbleiter-Gierungsmaßsensor nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem die feste Elektrode (191 bis 194; 461, 462) eine Elektrode ist, die oberhalb des Halbleitersubstrats (11) positioniert ist, die in dem zweiten Intervall von der Halbleitersubstratoberfläche sowie in der gleichen Höhe wie die bewegliche Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47), ange ordnet ist und über den vorbestimmten Spalt von der bewegli chen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) beabstandet ist.

20. Halbleiter-Gierungsmaßsensor nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei dem die bewegliche Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) in einer Spindelanordnung ausgebildet ist und die Source- und Drainelektroden (171, 172, 181, 182; 17, 18) so angeordnet sind, daß sich eine Gatebreite selbst durch eine Vibration der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) nicht ändert, sofern ein zu erfassendes Gierungsmaß nicht erzeugt wird.

21. Halbleiter-Gierungsmaßsensor nach einem der Ansprüche 16 bis 20, bei dem ein Verschiebungsbetrag, der bei der be weglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) in einem Zu stand erzeugt wird, bei dem das zu erfassende Gierungsmaß auf einer zu einer Ebene des Halbleitersubstrats (11) senkrecht verlaufenden Achse mittels einer zwischen der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) und den Drain- und Sourceelektroden (171, 172, 181, 182; 17, 18) wechselseitigen Stromänderung, die eine Änderung eines Inversionsbereichs be gleitet, erfaßt wird.

22. Halbleiter-Gierungsmaßsensor nach einem der Ansprüche 16 bis 20, bei dem ein Hauptkörperabschnitt der beweglichen Elektrode (161 bis 164) so ausgebildet ist, daß er mindestens einen Rand einer linearen Anordnung aufweist, und die Source- und Drainelektroden (17, 18) so ausgebildet sind, daß ein Ende von jeder derart in einer Spindelanordnung angeordnet ist, daß sie in den Randabschnitt der beweglichen Elektrode (161 bis 164) eingreift.

23. Halbleiter-Gierungsmaßsensor nach einem der Ansprüche 16 bis 20, bei dem die bewegliche Elektrode (161 bis 164) so ausgebildet ist, daß sie zwei Ränder an gegenüberliegenden Orten aufweist, und die Source- und Drainelektroden (17, 18) derart in Entsprechung zu diesen Rändern ausgebildet sind, daß sie jeweils in diese zwei Ränder eingreifen.

24. Halbleiter-Gierungsmaßsensor nach einem der Ansprüche 16 bis 23, bei dem:
die bewegliche Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) ei nen Hauptkörperabschnitt beinhaltet, der mittels einer Mehr zahl von Brücken so gehalten wird, daß er frei vibriert, und ein spindelförmiges Teil in den Außenumfangsabschnitt des Hauptkörperabschnitts hinausragt, wobei eine Erregerelektrode (161 bis 164) mittels eines spindelförmigen Teils, das aus dem Hauptkörperabschnitt hinausragt, ausgebildet ist und die Erregerelektrode (161 bis 164) über einen Spalt auf der fe sten Elektrode (191 bis 194; 461, 462), die fest auf dem Halbleitersubstrat (11) ausgebildet ist, gebildet ist; und
die feste Elektrode (191 bis 194; 461, 462) eine Mehrzahl von spindelförmigen Teilen beinhaltet, die in einer Kammzahn anordnung angeordnet sind, die die Erregerelektrode (161 to 164) beidseitig umfaßt.

25. Halbleiter-Gierungsmaßsensor nach einem der Ansprüche 16 bis 24, bei dem das Halbleitersubstrat (11) eine untere Elektrode (601 bis 603; 604) beinhaltet, die in einem Be reich, der der beweglichen Elektrode (151, 152, 161 bis 164; 47) gegenüberliegt, und in einem Bereich, worin mindestens die Source- und Drainelektroden (171, 172, 181, 182; 17, 18) nicht existieren, angeordnet ist, und die bewegliche Elek trode (151, 152, 161 bis 164; 47) und die untere Elektrode (601 bis 603; 604) bei gleichen Potentialen so ausgerichtet sind, daß keine elektrostatische Anziehungskraft dazwischen ausgeübt wird.

26. Halbleiter-Gierungsmaßsensor nach einem der Ansprüche 16 bis 21, 24 oder 25, bei dem:
die bewegliche Elektrode (47) einen Hauptkörperabschnitt und ein spindelförmiges Teil beinhaltet, das auf eine Seite des Hauptkörperabschnitts hinausragt;
die feste Elektrode (461, 462) ein festes Elektrodenteil beinhaltet, das an einem Ort auf beiden Seiten des spindel förmigen Teils, das die bewegliche Elektrode (47) bildet, ge bildet ist;
eine Dicke des festen Elektrodenteils sich von einer Dicke des spindelförmigen Teils der beweglichen Elektrode (47) unterscheidet; und
gegenüberliegende Oberflächenbereiche der beweglichen Elektrode (47) und des festen Elektrodenteils sich auch dann nicht ändern, wenn die spindelförmige Teil verschoben wird.