JP2000024965A - マイクロメカニックな構成要素の製法並びにマイクロメカニックな構成要素 - Google Patents

マイクロメカニックな構成要素の製法並びにマイクロメカニックな構成要素

Info

Publication number
JP2000024965A
JP2000024965A JP11124817A JP12481799A JP2000024965A JP 2000024965 A JP2000024965 A JP 2000024965A JP 11124817 A JP11124817 A JP 11124817A JP 12481799 A JP12481799 A JP 12481799A JP 2000024965 A JP2000024965 A JP 2000024965A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
micromechanical
width
acceleration sensor
seismic mass
plate device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11124817A
Other languages
English (en)
Inventor
Nicholas Dr Buchan
ブーハン ニコラス
Michael Fehrenbach
フェーレンバッハ ミヒャエル
Dietrich Schubert
シューベルト ディートリッヒ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of JP2000024965A publication Critical patent/JP2000024965A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/125Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00436Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
    • B81C1/00555Achieving a desired geometry, i.e. controlling etch rates, anisotropy or selectivity
    • B81C1/00626Processes for achieving a desired geometry not provided for in groups B81C1/00563 - B81C1/00619
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B81C99/0055Manufacturing logistics
    • B81C99/006Design; Simulation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/0802Details
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02Sensors
    • B81B2201/0228Inertial sensors
    • B81B2201/0235Accelerometers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0805Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0808Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate
    • G01P2015/0811Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0814Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass for translational movement of the mass, e.g. shuttle type

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Weting (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 規定の幾何学的なデザインパラメータを適当
に設定することによりプロセス誤差に関連して特性デー
タのばらつきを僅かに維持もしくは減少させる。 【解決手段】 ウェブ及び溝を備えた構造を形成するエ
ッチングプロセスにより、少なくとも1つの幾何学的な
デザインパラメータ(bm ,bf ,d)に関連した単数
又は複数の電気的又は機械的な機能特性値(S)を有す
るマイクロメカニックな構成要素、特に容量性の加速度
センサを製作する方法において、マイクロメカニックな
構成要素の局部領域内の幾何学的なデザインパラメータ
がプロセスに起因する予め規定された法則性を受けるよ
うに、特に機能ブロック形式でほぼ一定であるように、
マイクロメカニックな構成要素用のデザインを設計し、
これにより、エッチングプロセスの際にマイクロメカニ
ックな構成要素内のデザインパラメータのプロセス誤差
(△)がほぼ位置依存性を示さない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウェブ及び溝を備
えた構造を形成するエッチングプロセスにより、少なく
とも1つの幾何学的なデザインパラメータに関連した単
数又は複数の電気的又は機械的な機能特性値を有するマ
イクロメカニックな構成要素、特に容量性の加速度セン
サを製作する方法、並びに、上記製法により製作される
マイクロメカニックな構成要素に関する。
【0002】
【従来の技術】原則的に任意のマイクロメカニックな構
成要素に適用できるできるけれども、本発明並びに本発
明が根拠とする問題点はマイクロメカニックな容量性の
加速度センサに関連して説明する。
【0003】表面マイクロマシーニング技術において適
用されるプロセスによって、センサ、アクチュエータ及
び別のミニチュア化された構成要素を、原則的にマイク
ロエレクトロニックな構成要素を製作するために公知で
あるような方法に従って製作できる。
【0004】周知のように、機械的及び/又は電気的な
機能要素を製作するために表面マイクロマシーニング技
術で適用されるこのようなプロセスは、製作プロセス誤
差を受ける。この場合製作誤差という概念は、有利には
プロセス平均値として選ばれている目標値からの偏差で
ある。前記製作プロセス誤差によって、通常機械的もし
くは電気的な当該機能要素の著しい特性データばらつき
が生ぜしめられ、このようなばらつきは、平衡法、補償
法又は校正法によって考慮されねばならない。
【0005】例えば、前述のマイクロメカニックな容量
性の加速度センサの感度及び共振周波数はトレンチ(Tr
ench)・エッチングプロセスに関連している。トレンチ
・エッチングプロセスにおいてはセンサは、溝及びウェ
ブを備えた構造に細分化され、この構造は、所要の機能
要素、この場合コンデンサ装置及びばね装置を含む。
【0006】トレンチ・エッチング、例えばドライエッ
チングの際のこのような製作プロセス誤差又は簡略にプ
ロセス誤差は、周知のように異なるプロセス温度、又は
プロセスガス組成又はプロセスガス流れ比等に基づき生
ずる。
【0007】一般に、時間及びコストを浪費する校正
法、平衡法等を回避するために、マイクロメカニックな
構成要素を特性データのばらつきを減少して製作するこ
とが所望されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、規定
の幾何学的なデザインパラメータを適当に設定すること
によってプロセス誤差に関連した特性データのばらつき
を僅かに維持するかもしくは減少することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によれ
ば、特許請求の範囲第1項の特徴部分に記載のマイクロ
メカニックな構成要素の製法並びに特許請求の範囲第6
項の特徴部分に記載のマイクロメカニックな構成要素に
よって解決された。
【0010】
【発明の効果】請求項1記載の製法並びに請求項6記載
の構成要素の利点は、所定のプロセス誤差範囲において
プロセス誤差範囲(例えば、3σ・範囲)における実際
のプロセス位置と特性データとの依存性が最小にされ
る、つまり影響の補償が生ずるということにある。
【0011】このような補償によって特に、ウエーハも
しくは製品収量が高められ、僅かな平衡費用で同じ機能
性が得られ(評価電子機構のコストが減少され)かつ構
成要素のできるだけ小さな構造高さが得られる。
【0012】本発明の根底を成す思想は、マイクロメカ
ニックな構成要素の局部領域内の幾何学的なデザインパ
ラメータがプロセスに起因する予め規定された法則性に
さらされるように、特に機能ブロック形式でほぼ一定で
あるように、マイクロメカニックな構成要素用のデザイ
ンを設計し、これにより、エッチングプロセスの際にマ
イクロメカニックな構成要素内のデザインパラメータの
プロセス誤差がほぼ位置依存性を示さないということに
ある。
【0013】その他の請求項に記載の方法及び構成によ
って、請求項1に記載の方法並びに請求項1に記載のマ
イクロメカニックな構成要素の有利な構成並びに改良が
得られる。
【0014】有利には、エッチングプロセスの際に、単
数又は複数の当該デザインパラメータのプロセス誤差と
構成要素の電気的又は機械的な機能特性値の少なくとも
1つとの主要の依存性の検出が行われる。この場合、依
存性を最小にするために単数又は複数のデザインパラメ
ータのための関係式が導き出され、次いで、予期される
プロセス誤差において導き出された関係式が満たされる
ように、デザインパラメータが確定される。このような
措置は特に、多数のデザインパラメータが主要の影響を
及ぼす場合に有利であり、従って、デザインパラメータ
は互いに無関係に選ぶことはできない。
【0015】更に有利には、マイクロメカニックな構成
要素が容量性の加速度センサであって、この加速度セン
サは、撓みばね装置に懸架された地震質量装置と、地震
質量装置に設けられた可動なコンデンサプレート装置
と、可動なコンデンサプレート装置と協働する定置のコ
ンデンサプレート装置とを有している。この場合、機能
特性値は加速度センサの感度であり、この場合、主要の
依存性は次の式によって得られる:
【0016】
【数2】
【0017】この場合、Cは定数、△はプロセス誤差、
m は地震質量装置(1″)の幅、bf は撓みばね装置
の撓みばねの幅及びdは非加速状態でのそれぞれのコン
デンサプレート装置のプレート間隔である。
【0018】更に有利には、関係式を、プロセス誤差
(△)に応じて依存性の導関数を形成することによって
形成する。このことは、数値的に又は可能であれば解析
的に行われる。
【0019】更に有利には、法則性は、エッチング密度
が予め規定された値を中心とした所定限界内に維持され
るように、予め規定される。
【0020】
【発明の実施の形態】第1a図では、本発明を説明する
ために及び本発明が根拠とする問題点を説明するため
に、マイクロメカニックな容量性の加速度センサを簡略
的に図示している。
【0021】第1図では、地震質量装置1と、幅bf
び長さlf の第1の撓みばね2aと、幅bf 及び長さl
f の第2の撓みばね2bと、幅bf 及び長さlf の第3
の撓みばね3aと、幅bf 及び長さlf の第4の撓みば
ね3bと、幅bm の第1の可動なコンデンサプレート4
と、第1の定置のコンデンサプレート4aと、第2の定
置のコンデンサプレート4bと、幅bm の第2の可動な
コンデンサプレート5と、第3の定置のコンデンサプレ
ート5aと、第4の定置のコンデンサプレート5bとが
図示されている。
【0022】第1の定置のコンデンサプレート4a及び
第3の定置のコンデンサプレート5aは、第1の可動な
コンデンサプレート4及び第2の可動なコンデンサプレ
ート5と協働して第1の平板コンデンサ装置10を形成
する。
【0023】第2の定置のコンデンサプレート4b及び
第4の定置のコンデンサプレート5bは、第1の可動な
コンデンサプレート4及び第2の可動なコンデンサプレ
ート5と協働して第2の平板コンデンサ装置20を形成
する。
【0024】第1b図では、第1a図A−B線に沿った
横断面図で、マイクロメカニックな容量性の加速度セン
サを簡略的に図示している。この場合、記号xで、非加
速状態に相応する中立位置からの地震質量装置1の変位
量が、かつ、記号dで、非加速状態での両コンデンサ装
置10,20のプレート間隔が図示されている。
【0025】以下に、マイクロメカニックな容量性の加
速度センサの評価の基礎となる物理的な関連を詳述す
る。
【0026】平衡位置からの変位量xの場合の電圧出力
信号Voutは、次のように記述される:
【0027】
【数3】
【0028】この場合、C1は第1の平板コンデンサ装
置10の容量、C2は第2の平板コンデンサ装置20の
容量、及び、Vref は平板コンデンサ装置10,20に
かけられる外部の基準電圧である。
【0029】更に、
【0030】
【数4】
【0031】が該当し、この場合、mは地震質量装置1
の地震質量、aは測定時点に発生する瞬間加速度、及
び、kは撓みばね2a,2b,3a,3bの曲げ剛性を
示す。
【0032】地震質量mのために次の関係式: m=ρ・h・lm・(bm−Δ) (3) が該当し、この場合、ρは使用される材料(この場合、
ポリシリコン)の比重、hは層厚さ、lm は地震質量装
置1の長さ、及び、△は実際のプロセス誤差である。
【0033】曲げ剛性kのために次の関係式が:
【0034】
【数5】
【0035】が該当し、この場合、Nは曲げ要素の数、
si は使用される材料(この場合、ポリシリコン)の
弾性係数を示す。
【0036】方程式(3)および(4)を方程式(1)
に代入しかつこのようして得られた方程式(2)を方程
式(1)に代入した場合には、
【0037】
【数6】
【0038】が得られる。
【0039】更に、考慮されたエッチングプロセスに基
づきマスク技術により規定された構造に影響が及ぼされ
る。平衡位置における平板コンデンサ装置10,20の
プレート間隔は、受け入れられる実際のプロセス誤差Δ
によって増大し、かつこれに対応して地震質量装置1の
幅bm 及び撓みばね2a,2b,3a,3bの幅b
fは、減少する。
【0040】変動を受けない特性値又は比較的些細な変
動のみを受ける特性値が定数Cに統合される場合には、
【0041】
【数7】
【0042】が得られる。
【0043】加速度センサの特に重要な電気的な機能特
性値は、加速度センサの感度であり、これは、検出すべ
き瞬間加速度aに関し出力電圧の導関数である、つま
り、
【0044】
【数8】
【0045】直接的に提供される可能性は、プロセス誤
差の相対的な影響が減少するように、特性値bm ,bf
及びdを大きく選ぶことにある。しかしこれによって、
コンデンサ装置10,20の容量の減少及びこれに関連
した感度の低下に基づき、センサの不利な特性データフ
ィールドが生ぜしめられる。
【0046】しかしながら方程式(7)から明らかなよ
うに、特性値bm ,bf 及びdはプロセス誤差の影響の
減少もしくは抑制に関する課せられた要求を満たすデザ
インにおいて自由に選ばれず、むしろ規定の関係を満た
さねばならない。
【0047】特に、プロセス誤差△に関する方程式
(7)の導関数は零に等しく、つまり、ds/d△=0
でなければならない。これにより、図示のケースでは、
プロセス誤差の影響の減少もしくは抑制に関する課せら
れた要求を満たすデザインを得るために特性値bm ,b
f 及びd用の関係式が得られる。
【0048】更に、ウエハーにおける個々の構成要素の
局部領域内のプロセス誤差が局部的に一定であること、
つまり、位置依存性を示さないことが考慮されねばなら
ない。それというのも、さもなくば上述の仮定が当て嵌
まらないからである。このことは、後述するレイアウト
調整を維持することによって保証される。
【0049】当該エッチングプロセスに際してデザイン
上、構造要素からのエッチング切除量がほぼ同じでなけ
ればならない。このことは、所定のエッチング密度、即
ち、単位面積当りのエッチング切除量が所定の値を中心
とした所定限界内に維持されることによって、達成され
る。
【0050】第2図では、本発明による製法により製作
されたものではないマイクロメカニックな容量性の加速
度センサの構造が、概略的に図示されている。
【0051】第2図では、可動なコンデンサプレート3
0を備えた地震質量装置1′と、対応する第1の定置の
コンデンサプレートを備えた第1の櫛形構造40と、対
応する第2の定置のコンデンサプレートを備えた第2の
櫛形構造50と、撓みばね装置60と、広幅な溝構造7
0とを有している。第2図によるセンサの機能形式は、
第1a図によるセンサの場合に類似している。記号d,
d′,d″,d′″は、エッチング溝の種々の溝幅を示
している。
【0052】特性値bm ,bf 及びdのために互いに無
関係に次の値が選ばれる: bf =3.0μm bm =5.0μm d =2.0μm 更に、方程式(6)の定数Cは、0.333*10-18
V/gでありかつセンサは0.5mm2 の面積の場合に
35gの感度に設計された。
【0053】実験により、前記デザインはセンサの感度
のばらつきを減少させるという要求を満たせずしかも感
度の点で著しい特性データ変動をもたらすことが明らか
となった。
【0054】このことは、主要の機能要素及びセンサの
中間領域もしくは縁部領域の基準的な溝幅及びウェブ幅
が互いに適合されなかったことを原因とすることが明ら
かとなった。特に前記デザインの場合には、コンデンサ
プレート構造30,40,50の領域における種々の溝
幅d,d′、領域70における大きな溝幅d″及び撓み
ばね装置60の領域における別の溝幅d′″が生ずる。
【0055】第3図では、本発明による製法により製作
されたマイクロメカニックな容量性の加速度センサの構
造が、概略的に図示されている。
【0056】第3図では、連結ウェブ303を備えたダ
ブルア−ム構造301,302の可動なコンデンサプレ
ート300を備えた地震質量装置1″と、対応する第1
の定置のコンデンサプレートを備えた第1の櫛形構造4
00と、対応する第2の定置のコンデンサプレートを備
えた第2の櫛形構造500と、撓みばね装置600と、
充填領域700と溝を備えた付加構造領域800とを有
している。
【0057】第3図によるセンサの機能形式は、同様に
第1a図によるセンサの場合に類似している。
【0058】第2図によるセンサとは異なって、第3図
によるセンサデザインの場合には、マイクロメカニック
な構成要素の局部領域内のデザインパラメータbm ,b
f 及びdが機能ブロック式にほぼ統一的に形成される。
換言すれば、コンデンサ装置内、コンデンサ装置間及び
撓みばね内の溝幅dはほぼ同じである。溝を備えた付加
構造領域800及び充填領域700は、局所的に一定の
プロセス誤差△を得るために、付加的に設けられる。コ
ンデンサ装置の縁部における大きな溝幅は、不都合なフ
リンジ効果を回避するために必要である。この場合、大
きな溝幅は不都合に作用しない。それというのも、長さ
変動は感度に著しい影響を及ぼさないからである。
【0059】本発明によるデザイン措置によって、トレ
ンチ(Trench)・エッチングプロセスの際にプロセス誤
差△、つまりこの場合センサ内部のウェブ幅もしくは溝
幅はほぼ位置依存性を示さない。
【0060】特性値bm ,bf 及びdのために特に互い
に無関係に次の値が選ばれる: bf =4.0μm bm =2*3.0μm(ダブルアーム構造) d =2.0μm 更に、方程式(6)の定数Cは、1.175*10-18
V/gでありかつセンサは同様に0.5mm2 の面積の
場合に35gの感度に設計された。
【0061】前記特性値を選択するために、予期される
プロセス誤差において感度の導関数ds/d△は零に等
しく設定された。この場合、dは最小のデザイン寸法と
して設定された。bm は経験値に応じて予め与えられか
つbf はds/d△用の検出された関係式から算定され
た。
【0062】前記デザインが実際にセンサの感度のばら
つきを減少するという要求を満たすことが、実験により
明らかとなった。
【0063】第4図では、プロセス誤差に関連して第2
図及び第3図のセンサの感度を図示している。
【0064】第4図では、x軸にプロセス誤差が任意の
単位で示されかつy軸に感度がmV/gで示されてい
る。ラインSWはプロセス目標値を示している。第2図
で図示の非補償式のセンサの結果は特性曲線UKSによ
って示されていてかつ第3図で図示の補償式のセンサの
結果は特性曲線KSによって示されている。
【0065】第4図から一義的に明らかなように、特性
曲線KSはプロセス誤差との依存性を示しておらず、こ
れに対して特性曲線UKSはプロセス誤差との明らかな
依存性を示している。
【0066】例えば第1図,第2図及び第3図で図示の
ように、表面マイクロマシーニング技術で製作される多
結晶のシリコンから成る容量性の加速度センサに特に関
連して次のことが維持される。
【0067】地震質量装置1,1′もしくは1″及びこ
れに設けられる可動なコンデンサプレート装置4,5も
しくは30もしくは300は、電極としてウェブから構
成され、このウェブは、ウェブ幅bm 用のプロセス固有
の値範囲を有している。
【0068】可動なコンデンサプレート装置4,5もし
くは30もしくは300の、地震質量装置1,1′もし
くは1″に設けられるウェブは、定置のコンデンサプレ
ート装置40,400もしくは50,500の定置の電
極に対して間隔d用のプロセス固有の値範囲を有してい
る。
【0069】定置の電極の間隔は、地震質量装置1,
1′もしくは1″及びこれに設けられる可動なコンデン
サプレート装置4,5もしくは30もしくは300を構
成するウェブの間隔に相応している。
【0070】更に、プロセス固有の可能な値範囲で撓み
ばねbf の幅が調節される。
【0071】多結晶のシリコンから成る構成要素を組織
化するためのトレンチ・プロセスによって、ウェブとば
ねは狭幅になりかつ電極の間隔は広幅になる。
【0072】この構造損失のための値は、プロセスに起
因するばらつき範囲、例えば、0.7μm+/−0.5
μmを有している。
【0073】感度のばらつきに対する前記構造損失のば
らつきの影響を抑制するため、デザイン値の実際的に重
要な範囲のために、つまり、 2.0μm≦bm≦4.0μm 1.5μm≦d≦3.0μm 3.0μm≦bf≦6.0μm のために、感度の所望の絶対値とは無関係に比bm / b
f =0.5乃至0.9が維持されねばならない。
【0074】値範囲が 2.5μm≦bm≦3.5μm 1.5μm≦d≦2.5μm 3.9μm≦bf≦5.1μm に制限された場合には、感度の所望の絶対値とは無関係
に比bm /bf =0.6乃至0.8が維持されねばなら
ない。
【0075】電極の十分高い機械的な安定性を得るため
に、電極幅bm の制限に基づき、互いに結合される2つ
のウェブの形状で電極が設計されている(第3図参照)
と有利である。
【0076】
【表1】
【0077】上記表では、ウェブ間隔d、ウェブ幅b
m 、撓みばね幅bf のための模範的な値並びにウェブ間
隔及びウェブ幅の影響が示されている。
【0078】本発明は、図示の実施例に限定されるもの
ではなく、種々の態様で実施可能である。
【0079】特に本発明による製法は、容量性の加速度
センサに限定されるものではなく、任意のマイクロメカ
ニックな構成要素にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図aは、本発明を説明するために及び本発明が
根拠とする問題点を説明するために、マイクロメカニッ
クな容量性の加速度センサを簡略に図示した平面図であ
り、図bは、マイクロメカニックな容量性の加速度セン
サを図aのA−B線に沿った横断面図で簡略に示した
図。
【図2】本発明による製法により製作されたものではな
いマイクロメカニックな容量性の加速度センサの構造を
概略的に示した図。
【図3】本発明による製法により製作されたマイクロメ
カニックな容量性の加速度センサの構造を概略的に示し
た図。
【図4】プロセス誤差に関連して第2図及び第3図のセ
ンサの感度を示した図。
【符号の説明】 1,1″,1′ 地震質量装置 2a,2b,3a,3b;60;600 撓みばね 4,5;30;300 コンデンサプレート 10,20,30,40 平板コンデンサ装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/84 H01L 21/302 B 21/306 J (72)発明者 ミヒャエル フェーレンバッハ ドイツ連邦共和国 エニンゲン シラーシ ュトラーセ 69 (72)発明者 ディートリッヒ シューベルト ドイツ連邦共和国 ロイトリンゲン ペー ター−ローゼガー−シュトラーセ 84

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウェブ及び溝を備えた構造を形成するエ
    ッチングプロセスにより、少なくとも1つの幾何学的な
    デザインパラメータ(bm ,bf ,d)に関連した単数
    又は複数の電気的又は機械的な機能特性値(S)を有す
    るマイクロメカニックな構成要素、特に容量性の加速度
    センサを製作する方法において、マイクロメカニックな
    構成要素の局部領域内の幾何学的なデザインパラメータ
    (bm,bf ,d)がプロセスに起因する予め規定され
    た法則性を受けるように、特に機能ブロック形式でほぼ
    一定であるように、マイクロメカニックな構成要素用の
    デザインを設計し、これにより、エッチングプロセスの
    際にマイクロメカニックな構成要素内のデザインパラメ
    ータのプロセス誤差(△)がほぼ位置依存性を示さない
    ことを特徴とする、マイクロメカニックな構成要素の製
    法。
  2. 【請求項2】 エッチングプロセスの際に、単数又は複
    数の当該デザインパラメータ(bm ,bf ,d)のプロ
    セス誤差(△)と構成要素の電気的又は機械的な機能特
    性値(S)の少なくとも1つとの主要の依存性を検出
    し、 依存性を最小にするために単数又は複数のデザインパラ
    メータ(bm ,bf ,d)のための関係式(dS/d△
    =0)を導き出し、 予期されるプロセス誤差において前記関係式が満たされ
    るように、単数又は複数のデザインパラメータ(bm
    f ,d)を確定する、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 マイクロメカニックな構成要素が、撓み
    ばね装置(600)に懸架された地震質量装置(1″)
    と、地震質量装置(1″)に設けられた可動なコンデン
    サプレート装置(300)と、可動なコンデンサプレー
    ト装置(300)と協働する定置のコンデンサプレート
    装置(400,500)とを有する容量性の加速度セン
    サであって、機能特性値(S)が加速度センサの感度で
    あり、この場合、主要の依存性が次式: 【数1】 によって得られ、この場合、Cは定数、△はプロセス誤
    差、bm は地震質量装置(1″)の幅、 bf は撓みば
    ね装置(600)の撓みばねの幅及びdは非加速状態で
    のそれぞれのコンデンサプレート装置のプレート間隔で
    ある、請求項2記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記関係式を、プロセス誤差(△)に応
    じて依存性の導関数を形成することによって形成する、
    請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記法則性を、エッチング密度が予め規
    定された値を中心とした所定限界内に維持されるよう
    に、予め規定する、請求項1から4までのいずれか1項
    記載の方法。
  6. 【請求項6】 ウェブ及び溝を備えた構造を形成するエ
    ッチングプロセスにより製作可能な、少なくとも1つの
    幾何学的なデザインパラメータ(bm ,bf,d)に関
    連した単数又は複数の電気的又は機械的な機能特性値
    (S)を有するマイクロメカニックな構成要素、特に容
    量性の加速度センサにおいて、マイクロメカニックな構
    成要素の局部領域内の幾何学的なデザインパラメータ
    (bm ,b f ,d)が、プロセスに起因する予め規定さ
    れた法則性を受け、特に機能ブロック形式でほぼ一定で
    あり、これにより、エッチングプロセスの際にマイクロ
    メカニックな構成要素内のデザインパラメータのプロセ
    ス誤差(△)がほぼ位置依存性を示さないようになって
    いることを特徴とする、マイクロメカニックな構成要
    素。
  7. 【請求項7】 マイクロメカニックな構成要素が、容量
    性の加速度センサであって、該加速度センサが、 撓みばね装置(600)に懸架された地震質量装置
    (1″)と、 地震質量装置(1″)に設けられた可動なコンデンサプ
    レート装置(300)と、 可動なコンデンサプレート装置(300)と協働する定
    置のコンデンサプレート装置(400,500)とを有
    している、請求項6記載のマイクロメカニックな構成要
    素。
  8. 【請求項8】 少なくとも1つの領域内に、電気的及び
    /又は機械的な機能特性値によって制限されない、溝を
    備えた充填構造(700)及び/又は付加構造(80
    0)が設けられている、請求項6又は7記載のマイクロ
    メカニックな構成要素。
  9. 【請求項9】 デザインパラメータ(bm ,bf ,d)
    が、所定の機能要素のウェブ幅及び/又は溝幅を含んで
    いる、請求項6から8までのいずれか1項記載のマイク
    ロメカニックな構成要素。
  10. 【請求項10】 可動なコンデンサプレート装置(30
    0)のコンデンサプレートが、ダブルアーム構造(30
    1,302,303)を有している、請求項7から9ま
    でのいずれか1項記載のマイクロメカニックな構成要
    素。
  11. 【請求項11】 交互にウェブ及び溝を備えた構造を形
    成するエッチングプロセスにより製作可能な、少なくと
    も1つの幾何学的なデザインパラメータ(b m ,bf
    d)に関連した単数又は複数の電気的又は機械的な機能
    特性値(S)を有するマイクロメカニックな構成要素、
    特に容量性の加速度センサにおいて、構成要素の領域に
    亘ってウェブ及び溝の幅がほぼ予め規定されたパターン
    に応じて統一的に維持されるように、構造が設計されて
    おり、この場合、機能的に大きな全体幅を有する要素自
    体が少なくとも部分的にパターンに従って組織化されて
    いることを特徴とする、マイクロメカニックな構成要
    素。
  12. 【請求項12】 表面マイクロマシーニング技術で多結
    晶のシリコンから製作された容量性の加速度センサであ
    って、該加速度センサが、 撓みばね装置(2a,2b,3a,3b;60;60
    0)に懸架された地震質量装置(1,1″,1′″)
    と、 地震質量装置(1,1″,1′″)に設けられた可動な
    コンデンサプレート装置(4,5;30;300)と、 可動なコンデンサプレート装置(300)と協働する定
    置のコンデンサプレート装置(40,400;400,
    500)とを有している形式のものにおいて、 地震質量装置(1,1″,1′″)及び該地震質量装置
    に設けられた可動なコンデンサプレート装置(4,5;
    30;300)が、電極としてウェブから構成されてい
    て、該ウェブが、ウェブ幅(bm )用のプロセス固有の
    値範囲を有しており、 地震質量装置(1,1″,1′″)に設けられた、可動
    なコンデンサプレート装置(4,5;30;300)の
    ウェブが、定置のコンデンサプレート装置(40,40
    0;400,500)の定置の電極に対して間隔(d)
    用のプロセス固有の値範囲を有しており、 定置の電極の間隔が、地震質量装置(1,1″,
    1′″)及び該地震質量装置に設けられた可動なコンデ
    ンサプレート装置(4,5;30;300)を構成する
    ウェブの間隔に等しく形成されており、 撓みばね(bf)の幅が、プロセス固有の可能な値範囲
    にあることを特徴とする、容量性の加速度センサ。
JP11124817A 1998-04-30 1999-04-30 マイクロメカニックな構成要素の製法並びにマイクロメカニックな構成要素 Pending JP2000024965A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19819458.7 1998-04-30
DE19819458A DE19819458A1 (de) 1998-04-30 1998-04-30 Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements und mikromechanisches Bauelement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000024965A true JP2000024965A (ja) 2000-01-25

Family

ID=7866365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11124817A Pending JP2000024965A (ja) 1998-04-30 1999-04-30 マイクロメカニックな構成要素の製法並びにマイクロメカニックな構成要素

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6318177B2 (ja)
JP (1) JP2000024965A (ja)
DE (1) DE19819458A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010512527A (ja) * 2006-12-12 2010-04-22 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング マイクロマシニング式のzセンサ
DE102005056361B4 (de) * 2004-11-25 2016-05-12 Denso Corporation Halbleitersensor für eine dynamische Grösse

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001227954A (ja) * 2000-02-15 2001-08-24 Toyota Motor Corp 物理量検出装置
JP2003240798A (ja) * 2002-02-19 2003-08-27 Denso Corp 容量式力学量センサ
JP2003248016A (ja) * 2002-02-21 2003-09-05 Denso Corp 容量式加速度センサ
JP4166528B2 (ja) * 2002-08-07 2008-10-15 株式会社デンソー 容量式力学量センサ
JP2004286624A (ja) * 2003-03-24 2004-10-14 Denso Corp 半導体力学量センサ
US20050073078A1 (en) * 2003-10-03 2005-04-07 Markus Lutz Frequency compensated oscillator design for process tolerances
US7093478B2 (en) * 2004-07-08 2006-08-22 Analog Devices, Inc. Method for calibrating accelerometer sensitivity
DE102006043388B3 (de) * 2006-09-08 2008-04-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Kompensation herstellungsbedingt auftretender Abweichungen bei der Herstellung mikromechanischer Elemente und deren Verwendung
CN103528578B (zh) * 2008-08-18 2017-01-04 株式会社日立制作所 微机电系统
DE102009000606A1 (de) * 2009-02-04 2010-08-05 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische Strukturen
US8322216B2 (en) * 2009-09-22 2012-12-04 Duli Yu Micromachined accelerometer with monolithic electrodes and method of making the same

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2700012B1 (fr) * 1992-12-28 1995-03-03 Commissariat Energie Atomique Accéléromètre intégré à axe sensible parallèle au substrat.
US5563343A (en) * 1993-05-26 1996-10-08 Cornell Research Foundation, Inc. Microelectromechanical lateral accelerometer
DE4332057A1 (de) * 1993-09-21 1995-03-30 Siemens Ag Integrierte mikromechanische Sensorvorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
DE19537814B4 (de) * 1995-10-11 2009-11-19 Robert Bosch Gmbh Sensor und Verfahren zur Herstellung eines Sensors
JP3430771B2 (ja) * 1996-02-05 2003-07-28 株式会社デンソー 半導体力学量センサの製造方法
US5880369A (en) * 1996-03-15 1999-03-09 Analog Devices, Inc. Micromachined device with enhanced dimensional control
JP3307328B2 (ja) * 1998-05-11 2002-07-24 株式会社デンソー 半導体力学量センサ

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005056361B4 (de) * 2004-11-25 2016-05-12 Denso Corporation Halbleitersensor für eine dynamische Grösse
JP2010512527A (ja) * 2006-12-12 2010-04-22 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング マイクロマシニング式のzセンサ
US8402826B2 (en) 2006-12-12 2013-03-26 Robert Bosch Gmbh Micromechanical z-sensor

Also Published As

Publication number Publication date
DE19819458A1 (de) 1999-11-04
US20010017058A1 (en) 2001-08-30
US6318177B2 (en) 2001-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5880369A (en) Micromachined device with enhanced dimensional control
JP2000024965A (ja) マイクロメカニックな構成要素の製法並びにマイクロメカニックな構成要素
KR100513346B1 (ko) 보정전극을 갖는 정전용량형 가속도계
US6158280A (en) Detector for detecting angular velocities about perpendicular axes
US8461833B2 (en) Method for determining the sensitivity of an acceleration sensor or magnetic field sensor
US8336382B2 (en) Acceleration sensor and method for its manufacture
JPH0654327B2 (ja) 単一方向性加速度計およびそれを製造する方法
EP2336788B1 (en) Inertial sensor
US20040025591A1 (en) Accleration sensor
Chu et al. Measurements of material properties using differential capacitive strain sensors
EP1763675A1 (en) Method for calibrating accelerometer sensitivity
US7501835B2 (en) Displacement sensor
EP1640726A1 (en) Micro-electromechanical structure with self-compensation of the termal drifts caused by thermomechanical stress
EP2796833A2 (en) Estimation of sidewall skew angles of a structure
IT202000003868A1 (it) Inclinometro mems avente ridotto errore di rettificazione di vibrazioni
US8104344B2 (en) Angular velocity sensor utilizing coriolis force
CN110879303B (zh) 一种惯性传感器及其控制方法
CN111071982B (zh) 微机械惯性传感器
CN117538564A (zh) 具有有源偏移补偿的微机电传感器设备
JPH11242050A (ja) 3軸加速度センサ
JPH05346356A (ja) 静電容量の変化を利用した物理量の検出装置
JP3043477B2 (ja) 静電容量の変化を利用したセンサ
JP2002071708A (ja) 半導体力学量センサ
JPH06258340A (ja) 多次元加速度検出器
CN118243962A (zh) 一种三轴mems加速度传感器及其z轴感测单元的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060428

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090123

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20090422

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20090427

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20090522

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20090527

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20090622

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20090625

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090722

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20091002