WO1994001782A1 - Acceleration sensor - Google Patents

Acceleration sensor Download PDF

Info

Publication number
WO1994001782A1
WO1994001782A1 PCT/DE1993/000570 DE9300570W WO9401782A1 WO 1994001782 A1 WO1994001782 A1 WO 1994001782A1 DE 9300570 W DE9300570 W DE 9300570W WO 9401782 A1 WO9401782 A1 WO 9401782A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
acceleration sensor
plate
silicon
sensor according
lower plate
Prior art date
Application number
PCT/DE1993/000570
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jiri Marek
Martin Willmann
Frank Bantien
Dietrich Schubert
Michael Offenberg
Félix Rudolf
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
Priority to JP6502818A priority Critical patent/JPH07508835A/en
Priority to EP93914592A priority patent/EP0649538A1/en
Publication of WO1994001782A1 publication Critical patent/WO1994001782A1/en

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
    • 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
    • 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
    • G01P2015/0822Measuring 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 out-of-plane movement of the mass
    • G01P2015/0825Measuring 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 out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0828Measuring 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 out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends

Definitions

  • the invention is based on an acceleration sensor according to the type of the main claim.
  • EP 0 369 352 already discloses acceleration sensors in which thin dielectric layers made of silicon oxide are used for the connection of silicon wafers Silicon and subsequent structuring manufactured.
  • the acceleration sensor according to the invention has the advantage in comparison that the manufacture and evaluation of the sensors is simplified. It is particularly advantageous that the sensors can be closed without adjusting the lower or upper plate.
  • the damping of the movable electrode is influenced by the defined pressure in the cavity.
  • mass production is particularly simple and therefore inexpensive. If one of these wafers has no structure, the adjustment of this wafer is not necessary.
  • the sensor with the features of claim 5 has the advantage that the movement of the movable electrodes is limited by the stops. In particular, the stops prevent the movable electrode from sticking to the top or bottom plate.
  • the measures listed in dependent claim 6 show an advantageous development of this sensor, in which the layers for connecting the plates are also used for the stops.
  • the sensor with the features of claim 7 has the advantage that the ratio of useful to stray capacitance is improved.
  • the measures listed in the dependent claims allow advantageous developments of this acceleration sensor.
  • the silicon oxide layer produced by local oxidation can be connected particularly easily to a silicon oxide layer produced over the entire surface.
  • the connection with two silicon oxide layers produced by local oxidation further improves the ratio of useful capacity to stray capacity, in particular if the thickness of one of the two silicon oxide layers is reduced by processing after the oxidation. This processing is carried out particularly easily mechanically or by using appropriate etching techniques.
  • the acceleration sensor with the features of the subordinate claim 13 has the advantage that it has stops.
  • a further advantage is that all processes take place on the middle plate, and thus the processes for producing the middle plate are also used for producing the stops.
  • Advantageous further developments of this acceleration sensor are possible through the measures listed in the dependent claims.
  • FIG. 1 shows the manufacture of an acceleration sensor with a closed dielectric layer on the top and bottom plate
  • FIG. 2 shows an acceleration sensor with stops
  • FIGS. 3 and 4 shows the local oxidation of silicon
  • FIG. 5 shows a reworked local oxidation point
  • FIG. 6a a connection point of two structured dielectric layers applied over the entire surface
  • FIG. 6b a connection point with a local oxidation and a surface dielectric film
  • FIG. 7 a connection point between two local oxidations
  • FIG. 8 a connection point between two local oxidations, one of which afterwards
  • FIG. 9 shows an acceleration sensor with dielectric layers of different thicknesses on the central plate. Description of the embodiments
  • 5 denotes three silicon wafers. These are shown in an exploded view in Figure 1 to illustrate the manufacturing process of an acceleration sensor. As indicated by the arrows, the wafers 5 are connected to one another in order to produce acceleration sensors. The sensors are separated by cutting along the lines 31 to form a single sensor with an upper plate 1, a middle plate 2 and a lower plate 3. A movable electrode 4 is structured out of the middle plate 2 and can consist of a spiral spring 32 and a seismic mass 33. The connecting layers 20, 19 ensure that the seismic mass 33 maintains a certain distance from the top plate 1 and bottom plate. Bending spring 32 and seismic mass 33 are designed such that the seismic mass 33 is deflected from its rest position by an acceleration.
  • the capacitance between the central plate 2 and the upper plate 1 and the lower plate 3 is measured by an electrical connection of the upper plate 1, middle plate 2, lower plate 3 and corresponding electronics, not shown here.
  • the change in these capacities is then a measure of the acceleration.
  • stray capacitances are connected in parallel to these measuring capacitances and do not change their value depending on the acceleration.
  • the useful capacity that is to say the capacity which changes with the acceleration, should be large compared to the stray capacity.
  • An essential step in the manufacture of the acceleration sensors is the connection of the wafers and thus the closing of the cavity 6.
  • a vacuum or vacuum is preferably enclosed in the cavity 6 so that the movement of the movable electrode 4 is not prevented by damping the movement in air hinder.
  • the surfaces of the wafers 5 are very smooth and by a chemical Pretreatment are activated, as soon as the wafers 5 are placed one on top of the other, adhesion forms such a firm connection that a subsequent shifting of the wafers 5 placed on top of one another is not possible.
  • the use of an upper plate 1 or a lower plate 3 with a closed dielectric layer 10 thus simplifies the manufacturing process since it is no longer necessary to adjust the upper plate 1 or lower plate 3 relative to the central plate 2.
  • the layers of the middle plate which are also provided for connection, can be designed over the whole area like the layer 20 or can only be present in a small area, like the layer 19.
  • the actual connection of the wafers 5 or the top plate 1, middle plate 2, bottom plate 3 takes place by laying one on top of the other and subsequent heat treatment.
  • the surfaces of the wafers are activated chemically, for example by immersing the wafers in ammonia solutions or nitric acid.
  • silicon nitride or silicon oxynitride can also be used as materials for the dielectric layers.
  • FIG. 2 shows an acceleration sensor with an upper plate 1, a middle plate 2 and a lower plate 3 made of single-crystal silicon.
  • a movable electrode 4 is structured out of the middle plate.
  • the three plates 1, 2, 3 are again drawn in an exploded view.
  • the connection between top plate 1, middle plate 2 and bottom plate 3 is established by dielectric layers 11.
  • a vacuum, preferably a vacuum, is again enclosed in the cavity 6.
  • the function of the sensor shown here corresponds to the sensor as described in FIG. 1.
  • the sensor shown here still has stops 7.
  • the movement of the movable electrode 4 or the seismic mass 33 is limited by the stops 7, in particular the stops 7 prevent that the seismic mass 33 can lie flat against the top plate 1 or bottom plate 3.
  • the stops 7 are designed so that there can only be a small contact area between the seismic mass 33 and the top or bottom plate. It is irrelevant whether the stops 7 are arranged on the seismic mass 33 or on the top plate 1 or the bottom plate 3. Contact between the seismic mass 33 and the plates 1 and 2 is problematic, in particular during the connection of the plates, since in this process step the surfaces of the plates 1, 2, 3 and the seismic mass 33 are chemically activated, and therefore upon contact very strong adhesive forces occur.
  • the local oxidation of silicon is shown in FIGS. 3 and 4.
  • a silicon substrate 41 is covered with an approximately 150 nanometer thick silicon nitride layer 43.
  • a thin, approximately 50 nanometer thick silicon oxide layer 42 can also be located between the silicon 41 and the silicon nitride 43.
  • the silicon nitride layer 43 has an opening at the points at which silicon oxide is to be generated locally.
  • the exposed surface of the silicon 41 is oxidized by heating the wafer to a temperature of over 800 degrees in an oxygen-containing atmosphere. The resulting local silicon oxide partially grows into the surface of the silicon 41 and partially protrudes from the surface of the silicon 41.
  • the silicon oxide has approximately twice the volume as the amount of silicon required for its production.
  • the local silicon oxide 44 extends approximately 55% above the original surface of the silicon 41 and approximately 45% into the silicon 41.
  • the thickness of the local silicon oxide is approximately 1 micron, for example.
  • FIG. 5 shows a piece of silicon 41 with a post-processed local oxidation 44.
  • the part of the local silicon 44 which protrudes above the surface of the silicon 41 was removed by the postprocessing. This processing is done either by mechanical means, chemical etching or a combination of both methods. The corresponding processes are known from wafer production.
  • FIG. 6a and FIG. 6b The use of local silicon oxide to improve the ratio of useful to stray capacities is illustrated in FIG. 6a and FIG. 6b.
  • FIGS. 6a and b two silicon wafers 5 are shown as cutouts which are connected to one another.
  • the two wafers 5 are connected by dielectric layers 45, which were produced by applying the dielectric layers over the entire area and subsequent structuring. This corresponds, for example, to acceleration sensors such as were shown in FIG. 1 or FIG. 2.
  • the stray capacitance and the useful capacitance are each formed by plate capacitors.
  • the capacitance in a plate capacitor is inversely proportional to the distance between the capacitor plates, that is to say the further apart the capacitor plates are, the smaller the capacitance is.
  • the aim is to increase the useful capacity and to reduce the stray capacity.
  • the distance 47 between the capacitor plates and the stray capacitance is shown by arrow 47.
  • the arrow 47 shows the distance between the capacitor plates for the useful capacity.
  • the spacing of the stray capacitance is equal to the spacing of the useful capacitance when the wafers 5 are connected by the layers 45 shown here.
  • FIG. 6b shows the connection of two wafers 5 via two dielectric layers 12 and 13.
  • the dielectric layer 12 has been produced by local oxidation of silicon.
  • the relative spacing of the stray capacitance 47 compared to the spacing of the useful capacitance 48 was improved by using the local oxide 12. The ratio is no longer 1 to 1 as in FIG.
  • FIG. 7 shows the connection of two silicon wafers 5 with two local oxidations of silicon 14 and 15. In this case, the relative distance from useful capacity 48 to stray capacitance 47 has improved to approximately 1 to 2, that is to say the stray capacitance has been reduced again for the same connecting area.
  • FIG. 8 shows two silicon wafers 5 which are connected by a local oxidation 15 and a post-processed local oxidation 16.
  • the ratio of the relative distance of the useful capacity 48 to the stray capacity 47 has again shifted to 1 to 3 in favor of the useful capacity.
  • FIG. 9 shows an acceleration sensor consisting of an upper plate 1, a middle plate 2 and a lower plate 3 made of monocrystalline silicon.
  • a movable electrode 4 is structured out of the middle plate 2.
  • the operation of the acceleration sensor shown in FIG. 9 corresponds to the acceleration sensors shown in FIG. 1 and FIG. 2.
  • the top plate 1 and the bottom plate 3 each have a closed dielectric layer 10 on the side facing the middle plate 2, ie no adjustment is necessary for joining the plates 1, 2 and 3.
  • the seismic mass has 33 local oxidations
  • the middle plate 2 has local oxidations 18, which are used for connecting the middle plate 2 to the top plate 1 and bottom plate 3.
  • the local oxidations 17 are thinner than the local oxidations 18. This is achieved in the manufacturing process in that the openings in the silicon nitride are initially only available for the local oxidations 18. The local oxidation is then stopped after a remaining time and further openings are made in the silicon nitride layer in order to produce the local oxidations 17. The oxidation is then continued for a while. Due to the time advantage, the local oxidations
  • the sensor according to FIG. 9 can thus be closed without adjustment, it has stops and the ratio of useful to stray capacitance is favorable.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

The proposal is for an acceleration sensor consisting of an upper plate (1), a central plate (2) and a lower plate (3). The sensor has a movable electrode (4) built out from the central plate (2). The assembly of the plates is simplified by the use of a closed dielectric layer (10) on the upper plate (1) and the lower plate (3) since the plates do not have to be mutually adjusted. The use of stops (17) prevents the jamming of the seismic mass (33) on the upper (1) or lower plate (3). The use of local oxidation (18) reduces the stray capacitance.

Description

BeschleuniαunσssensorAcceleration sensor
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Beschleunigungssensor nach der Gattung de"s Hauptanspruchs. Aus der EP 0 369 352 sind bereits Be¬ schleunigungssensoren bekannt, bei denen dünne dielektrische Schichten aus Siliziumoxid für die Verbindung von Siliziumwafern genutzt werden. Diese Siliziumoxidschichten sind durch ganzflächige Oxidation von Silizium und nachfolgende Strukturierung hergestellt.The invention is based on an acceleration sensor according to the type of the main claim. EP 0 369 352 already discloses acceleration sensors in which thin dielectric layers made of silicon oxide are used for the connection of silicon wafers Silicon and subsequent structuring manufactured.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Der erfindungsgemäße Beschleunigungssensor nach den unabhängigen Ansprüchen hat demgegenüber den Vorteil, daß die Herstellung und die Auswertung der Sensoren vereinfacht wird. Besonders vorteilhaft ist, daß das Verschließen der Sensoren ohne eine Justierung der Unter- oder Oberplatte möglich ist.The acceleration sensor according to the invention has the advantage in comparison that the manufacture and evaluation of the sensors is simplified. It is particularly advantageous that the sensors can be closed without adjusting the lower or upper plate.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen dieses Sensors möglich. Durch den definierten Druck im Hohlraum wird die Dämpfung der beweglichen Elektrode beeinflußt. Durch die Herstellung der Sensoren durch Zer¬ teilen von drei Siliziumwafern wird die Massenherstellung besonders einfach und somit billig. Wenn einer dieser Wafer keine Struktur aufweist so entfällt die Justierung dieses Wafers. Der Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 5 hat den Vorteil, daß durch die Anschläge die Bewegung der beweglichen Elektroden begrenzt wird. Insbesondere wird durch die Anschläge ein Ankleben der beweg¬ lichen Elektrode an der Ober- oder Unterplatte verhindert. Durch die im abhängigen Anspruch 6 aufgeführten Maßnahmen ist eine vorteil¬ hafte Weiterbildung dieses Sensors aufgezeigt, in dem die Schichten für die Verbindung der Platten ebenfalls für die Anschläge genutzt werden.Advantageous further developments of this sensor are possible through the measures listed in the dependent claims. The damping of the movable electrode is influenced by the defined pressure in the cavity. By manufacturing the sensors by dividing three silicon wafers, mass production is particularly simple and therefore inexpensive. If one of these wafers has no structure, the adjustment of this wafer is not necessary. The sensor with the features of claim 5 has the advantage that the movement of the movable electrodes is limited by the stops. In particular, the stops prevent the movable electrode from sticking to the top or bottom plate. The measures listed in dependent claim 6 show an advantageous development of this sensor, in which the layers for connecting the plates are also used for the stops.
Der Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 7 hat den Vorteil, daß das Verhältnis von Nutz- zu Streukapazität verbessert wird. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor¬ teilhafte Weiterbildungen dieses Beschleunigungssensors möglich. Besonders einfach kann die durch lokale Oxidation erzeugte Silizium¬ oxidschicht mit einer ganzflächig erzeugten Siliziumoxidschicht ver¬ bunden werden. Durch die Verbindung mit zwei durch lokale Oxidation erzeugten Siliziumoxidschichten wird das Verhältnis von Nutz¬ kapazität zu Streukapazität weiter verbessert, insbesondere wenn die Dicke einer der beiden Siliziumoxidschichten durch eine Bearbeitung nach der Oxidation verringert ist. Besonders einfach erfolgt diese Bearbeitung mechanisch oder durch Anwendung entsprechender Atz¬ techniken.The sensor with the features of claim 7 has the advantage that the ratio of useful to stray capacitance is improved. The measures listed in the dependent claims allow advantageous developments of this acceleration sensor. The silicon oxide layer produced by local oxidation can be connected particularly easily to a silicon oxide layer produced over the entire surface. The connection with two silicon oxide layers produced by local oxidation further improves the ratio of useful capacity to stray capacity, in particular if the thickness of one of the two silicon oxide layers is reduced by processing after the oxidation. This processing is carried out particularly easily mechanically or by using appropriate etching techniques.
Der Beschleunigungssensor mit den Merkmalen des nebengeordneten An¬ spruchs 13 hat den Vorteil, daß er Anschläge aufweist. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß alle Prozesse auf der Mittelplatte er¬ folgen, und somit die Prozesse für die Herstellung der Mittelplatte auch für die Erzeugung der Anschläge benutzt werden. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen dieses Beschleunigungssensors möglich. Durch die Verwendung von dielektrischen Schichten die durch lokale Oxidation von Silizium hergestellt sind, wird das Verhältnis von Nutzkapazität zu Streukapazität verbessert. Die Sensoren können auch durch Ober- oder Unterplatte verschlossen werden die aufgrund ihres ge¬ schlossenen dielektrischen Filmes nicht relativ zur Mittelplatte justiert werden müssen.The acceleration sensor with the features of the subordinate claim 13 has the advantage that it has stops. A further advantage is that all processes take place on the middle plate, and thus the processes for producing the middle plate are also used for producing the stops. Advantageous further developments of this acceleration sensor are possible through the measures listed in the dependent claims. Through the The use of dielectric layers which are produced by local oxidation of silicon improves the ratio of useful capacitance to stray capacitance. The sensors can also be closed by an upper or lower plate which, owing to their closed dielectric film, does not have to be adjusted relative to the middle plate.
Durch die in den Unteransprüchen 16 bis 18 aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der angegebenen Beschleunigungssensoren möglich. Durch die genannten Abscheide¬ techniken wird die mögliche Materialpalette für die Verbindungs¬ schichten und die Anschläge erweitert. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß diese Abscheidetechniken bei deutlich geringeren Tempe¬ raturen erfolgen als bei der Oxidation von Silizium. Neben Silizium¬ oxid können dabei ebenfalls dielektrische Schichten aus Silizium¬ nitrid verwendet werden.Advantageous further developments and improvements of the specified acceleration sensors are possible through the measures listed in subclaims 16 to 18. The possible range of materials for the connecting layers and the stops is expanded by the abovementioned separation techniques. It is particularly advantageous that these deposition techniques are carried out at significantly lower temperatures than in the oxidation of silicon. In addition to silicon oxide, dielectric layers made of silicon nitride can also be used.
Zeichnungendrawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen darge¬ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 die Herstellung eines Beschleunigungssensors mit ge¬ schlossener dielektrischer Schicht auf der Ober- und Unterplatte, Figur 2 einen Beschleunigungssensor mit Anschlägen, die Figuren 3 und 4 die lokale Oxidation von Silizium, Figur 5 eine nachbe¬ arbeitete lokale Oxidationsstelle, Figur 6a eine Verbindungsstelle von zwei strukturierten ganzflächig aufgebrachten dielektrischen Schichten, Figur 6b eine Verbindungsstelle mit einer lokalen Oxi¬ dation und einem ganzflächigen dielektrischen Film, Figur 7 eine Verbindungsstelle von zwei lokalen Oxidationen, Figur 8 eine Ver¬ bindungsstelle von zwei lokalen Oxidationen von denen eine nachbe¬ arbeitet ist und Figur 9 einen Beschleunigungssensor mit dielektri¬ schen Schichten unterschiedlicher Dicke auf der Mittelplatte. Beschreibung der AusführungsbeispieleExemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the description below. FIG. 1 shows the manufacture of an acceleration sensor with a closed dielectric layer on the top and bottom plate, FIG. 2 shows an acceleration sensor with stops, FIGS. 3 and 4 shows the local oxidation of silicon, FIG. 5 shows a reworked local oxidation point, FIG. 6a a connection point of two structured dielectric layers applied over the entire surface, FIG. 6b a connection point with a local oxidation and a surface dielectric film, FIG. 7 a connection point between two local oxidations, FIG. 8 a connection point between two local oxidations, one of which afterwards and FIG. 9 shows an acceleration sensor with dielectric layers of different thicknesses on the central plate. Description of the embodiments
In Figur 1 werden mit 5 drei Siliziumwafer bezeichnet. Diese sind in Figur 1 in einer auseinandergezogenen Darstellung gezeigt, um den Herstellungsprozeß eines Beschleunigungssensors zu verdeutlichen. Wie durch die Pfeile angedeutet, werden die Wafer 5 miteinander ver¬ bunden um Beschleunigungssensoren herzustellen. Die Sensoren werden durch Zerteilen entlang der Linien 31 vereinzelt, um einen einzelnen Sensor mit einer Oberplatte 1, einer Mittelplatte 2 und einer Unter¬ platte 3 zu bilden. Aus der Mittelplatte 2 wird eine bewegliche Elektrode 4 herausstrukturiert, die aus einer Biegefeder 32 und einer seismischen Masse 33 bestehen kann. Durch die Verbindungs¬ schichten 20, 19 wird erreicht, daß die seismische Masse 33 einen gewissen Abstand zur Oberplatte 1 und Unterplatte einhält. Biege¬ feder 32 und seismische Masse 33 sind so ausgelegt, daß die seis¬ mische Masse 33 durch eine Beschleunigung aus ihrer Ruhelage ausge¬ lenkt wird. Durch einen elektrischen Anschluß der Oberplatte 1, Mittelplatte 2, Unterplatte 3 und eine entsprechende, hier nicht gezeigte, Elektronik wird die Kapazität zwischen der Mittelplatte 2 und jeweils der Oberplatte 1 und der Unterplatte 3 gemessen. Die Veränderung dieser Kapazitäten ist dann ein Maß für die Beschleuni¬ gung. Parallel zu diesen Meßkapazitäten sind jedoch Streukapazitäten geschaltet, die ihren Wert nicht in Abhängigkeit von der Beschleuni¬ gung verändern. Um eine gute Meßbarkeit der Beschleunigung sicher¬ zustellen sollte die Nutzkapazität, das heißt die Kapazität, die sich mit der Beschleunigung ändert, sollte dabei groß sein gegenüber der Streukapazität. Ein wesentlicher Schritt der Herstellung der Beschleunigungssensoren ist das Verbinden der Wafer und somit das Verschließen des Hohlraumes 6. Vorzugsweise wird im Hohlraum 6 ein Unterdruck bzw. ein Vakuum eingeschlossen, um die Bewegung der be¬ weglichen Elektrode 4 nicht durch Dämpfung der Bewegung an Luft zu behindern. Da die Oberflächen der Wafer 5 sehr glatt sind und durch eine chemische Vorbehandlung aktiviert sind, bildet sich sobald die Wafer 5 auf¬ einandergelegt werden, durch Adhäsion eine so feste Verbindung, daß ein nachträgliches Verschieben der aufeinandergelegten Wafer 5 nicht möglich ist. Durch die Verwendung einer Oberplatte 1 oder einer Unterplatte 3 mit einer geschlossenen dielektrischen Schicht 10 wird somit der Herstellungsprozeß vereinfacht, da keine Justierung der Oberplatte 1 oder Unterplatte 3 relativ zur Mittelplatte 2 mehr not¬ wendig ist. Die ebenfalls zur Verbindung vorgesehenen Schichten der Mittelplatte können dabei ganzflächig ausgeführt sein wie die Schicht 20 oder aber nur in einem kleinen Bereich vorhanden sein, wie die Schicht 19. Das eigentliche Verbinden der Wafer 5 bzw. der Oberplatte 1, Mittelplatte 2, Unterplatte 3 erfolgt durch Auf¬ einanderlegen und nachfolgende Temperaturbehandlung. Vor dem Auf¬ einanderlegen werden die Oberflächen der Wafer chemisch aktiviert, beispielsweise durch Eintauchen der Wafer in Ammoniaklösungen oder Salpetersäure. Als Materialien für die dielektrischen Schichten können dabei neben Siliziumoxidschichten auch Siliziumnitrid oder Siliziumoxinitrid verwendet werden.In FIG. 1, 5 denotes three silicon wafers. These are shown in an exploded view in Figure 1 to illustrate the manufacturing process of an acceleration sensor. As indicated by the arrows, the wafers 5 are connected to one another in order to produce acceleration sensors. The sensors are separated by cutting along the lines 31 to form a single sensor with an upper plate 1, a middle plate 2 and a lower plate 3. A movable electrode 4 is structured out of the middle plate 2 and can consist of a spiral spring 32 and a seismic mass 33. The connecting layers 20, 19 ensure that the seismic mass 33 maintains a certain distance from the top plate 1 and bottom plate. Bending spring 32 and seismic mass 33 are designed such that the seismic mass 33 is deflected from its rest position by an acceleration. The capacitance between the central plate 2 and the upper plate 1 and the lower plate 3 is measured by an electrical connection of the upper plate 1, middle plate 2, lower plate 3 and corresponding electronics, not shown here. The change in these capacities is then a measure of the acceleration. However, stray capacitances are connected in parallel to these measuring capacitances and do not change their value depending on the acceleration. In order to ensure good measurability of the acceleration, the useful capacity, that is to say the capacity which changes with the acceleration, should be large compared to the stray capacity. An essential step in the manufacture of the acceleration sensors is the connection of the wafers and thus the closing of the cavity 6. A vacuum or vacuum is preferably enclosed in the cavity 6 so that the movement of the movable electrode 4 is not prevented by damping the movement in air hinder. Because the surfaces of the wafers 5 are very smooth and by a chemical Pretreatment are activated, as soon as the wafers 5 are placed one on top of the other, adhesion forms such a firm connection that a subsequent shifting of the wafers 5 placed on top of one another is not possible. The use of an upper plate 1 or a lower plate 3 with a closed dielectric layer 10 thus simplifies the manufacturing process since it is no longer necessary to adjust the upper plate 1 or lower plate 3 relative to the central plate 2. The layers of the middle plate, which are also provided for connection, can be designed over the whole area like the layer 20 or can only be present in a small area, like the layer 19. The actual connection of the wafers 5 or the top plate 1, middle plate 2, bottom plate 3 takes place by laying one on top of the other and subsequent heat treatment. Before the stacking, the surfaces of the wafers are activated chemically, for example by immersing the wafers in ammonia solutions or nitric acid. In addition to silicon oxide layers, silicon nitride or silicon oxynitride can also be used as materials for the dielectric layers.
In Figur 2 wird ein Beschleunigungssensor mit einer Oberplatte 1, einer Mittelplatte 2 und einer Unterplatte 3 aus einkristallinem Silizium gezeigt. Aus der Mittelplatte ist eine bewegliche Elektrode 4 herausstrukturiert. Die drei Platten 1, 2, 3 sind wieder in einer auseinandergezogenen Darstellung gezeichnet. Die Verbindung zwischen Oberplatte 1, Mittelplatte 2 und Unterplatte 3 wird durch dielektri¬ sche Schichten 11 hergestellt. Im Hohlraum 6 ist wieder ein Unter¬ drück vorzugsweise ein Vakuum eingeschlossen. Der hier dargestellte Sensor entspricht in seiner Funktionsweise dem Sensor wie er in Figur 1 beschrieben wurde. Im Unterschied zum Sensor nach Figur 1 weist der hier gezeigte Sensor jedoch noch Anschläge 7 auf. Durch die Anschläge 7 wird die Bewegung der beweglichen Elektrode 4 bzw. der seismischen Masse 33 begrenzt, insbesondere wird durch die An¬ schläge 7 verhindert, daß sich die seismische Masse 33 flächig an die Oberplatte 1 oder Unter¬ platte 3 anlegen kann. Die Anschläge 7 sind so ausgestaltet, daß es nur zu einer geringen Kontaktfläche zwischen der seismischen Masse 33 und der Ober- bzw. Unterplatte kommen kann. Dabei ist es unerheb¬ lich, ob die Anschläge 7 auf der seismischen Masse 33 oder auf der Oberplatte 1 oder der Unterplatte 3 angeordnet sind. Problematisch ist ein Kontakt zwischen seismischer Masse 33 und den Platten 1 und 2 insbesondere während der Verbindung der Platten, da in diesem Prozeßschritt die Oberflächen der Platten 1, 2, 3 und der seis¬ mischen Masse 33 chemisch aktiviert sind, und es bei Kontakt daher zu sehr starken Adhäsionskräften kommt.FIG. 2 shows an acceleration sensor with an upper plate 1, a middle plate 2 and a lower plate 3 made of single-crystal silicon. A movable electrode 4 is structured out of the middle plate. The three plates 1, 2, 3 are again drawn in an exploded view. The connection between top plate 1, middle plate 2 and bottom plate 3 is established by dielectric layers 11. A vacuum, preferably a vacuum, is again enclosed in the cavity 6. The function of the sensor shown here corresponds to the sensor as described in FIG. 1. In contrast to the sensor according to FIG. 1, the sensor shown here still has stops 7. The movement of the movable electrode 4 or the seismic mass 33 is limited by the stops 7, in particular the stops 7 prevent that the seismic mass 33 can lie flat against the top plate 1 or bottom plate 3. The stops 7 are designed so that there can only be a small contact area between the seismic mass 33 and the top or bottom plate. It is irrelevant whether the stops 7 are arranged on the seismic mass 33 or on the top plate 1 or the bottom plate 3. Contact between the seismic mass 33 and the plates 1 and 2 is problematic, in particular during the connection of the plates, since in this process step the surfaces of the plates 1, 2, 3 and the seismic mass 33 are chemically activated, and therefore upon contact very strong adhesive forces occur.
In Figur 3 und 4 wird die lokale Oxidation von Silizium dargestellt. Ein Siliziumsubstrat 41 wird dazu mit einer ca. 150 Nanometer dicken Siliziumnitridschicht 43 bedeckt. Zur Verbesserung der Haftung des Siliziumnitrids kann noch eine dünne, ca. 50 Nanometer dicke Siliziumoxidschicht 42 zwischen dem Silizium 41 und dem Silizium¬ nitrid 43 gelegen sein. An den Stellen, an denen lokal Siliziumoxid erzeugt werden soll, weist die Siliziumnitridschicht 43 eine Öffnung auf. Durch Aufheizen des Wafers auf eine Temperatur von über 800 Grad in sauerstoffhaltiger Atmosphäre wird die bloßliegende Ober¬ fläche des Siliziums 41 oxidiert. Das dabei entstehende lokale Siliziumoxid wächst dabei teilweise in die Oberfläche des Siliziums 41 herein und steht teilweise aus der Oberfläche des Siliziums 41 heraus. Dies liegt daran, daß das Siliziumoxid in etwa das doppelte Volumen aufweist wie die zu seiner Herstellung notwendige Menge Silizium. Das lokale Siliziumoxid 44 erstreckt sich zu ca. 55 % über der ursprünglichen Oberfläche des Siliziums 41 und zu ca. 45 % in das Silizium 41 herein. Die Dicke des lokalen Siliziumoxids beträgt beispielsweise ca. 1 Mikrometer.The local oxidation of silicon is shown in FIGS. 3 and 4. For this purpose, a silicon substrate 41 is covered with an approximately 150 nanometer thick silicon nitride layer 43. To improve the adhesion of the silicon nitride, a thin, approximately 50 nanometer thick silicon oxide layer 42 can also be located between the silicon 41 and the silicon nitride 43. The silicon nitride layer 43 has an opening at the points at which silicon oxide is to be generated locally. The exposed surface of the silicon 41 is oxidized by heating the wafer to a temperature of over 800 degrees in an oxygen-containing atmosphere. The resulting local silicon oxide partially grows into the surface of the silicon 41 and partially protrudes from the surface of the silicon 41. This is because the silicon oxide has approximately twice the volume as the amount of silicon required for its production. The local silicon oxide 44 extends approximately 55% above the original surface of the silicon 41 and approximately 45% into the silicon 41. The thickness of the local silicon oxide is approximately 1 micron, for example.
In Figur 5 wird ein Stück Silizium 41 mit einer nachbearbeiteten lokalen Oxidation 44 gezeigt. Durch die Nachbearbeitung wurde der Teil des lokalen Siliziums 44 der über die Oberfläche des Siliziums 41 heraussteht, entfernt. Diese Bearbeitung erfolgt entweder durch mechanische Mittel, chemische Atzung oder einer Kombination beider Methoden. Die entsprechenden Prozesse sind von der Waferherstellung bekannt.FIG. 5 shows a piece of silicon 41 with a post-processed local oxidation 44. The part of the local silicon 44 which protrudes above the surface of the silicon 41 was removed by the postprocessing. This processing is done either by mechanical means, chemical etching or a combination of both methods. The corresponding processes are known from wafer production.
Die Verwendung von lokalem Siliziumoxid zur Verbesserung des Ver¬ hältnisses von Nutz- zu Streukapazitäten wird in Figur 6a und Figur 6b verdeutlicht. In den Figuren 6a und b werden als Ausschnitte zwei Siliziumwafer 5 gezeigt, die miteinander verbunden sind. In der Figur 6a werden die beiden Wafer 5 durch dielektrische Schichten 45 verbunden, die durch ganzflächiges Aufbringen der dielektrischen Schichten und nachfolgende Strukturierung erzeugt wurden. Dies ent¬ spricht beispielsweise Beschleunigungssensoren wie sie in Figur 1 bzw. Figur 2 gezeigt wurden. Die Streukapazität und die Nutz¬ kapazität werden jeweils durch Plattenkondensatoren gebildet. Die Kapazität in einem Plattenkondensator ist umgekehrt proportional zum Abstand der Kondensatorplatten, das heißt je weiter die Konden¬ satorplatten auseinander sind, umso kleiner ist die Kapazität. Ange¬ strebt wird die Nutzkapazität zu vergrößern und die Streukapazität zu verringern. Durch den Pfeil 47 wird der Abstand der Kondensator¬ platten der Streukapazität gezeigt. Der Pfeil 47 zeigt den Abstand der Kondensatorplatten für die Nutzkapazität. Wie aus der Figur 6a zu erkennen ist, ist der Abstand der Streukapazität gleich dem Ab¬ stand der Nutzkapazität, wenn die Wafer 5 durch die hier gezeigten Schichten 45 verbunden werden. In der Figur 6b wird die Verbindung von zwei Wafern 5 über zwei dielektrische Schichten 12 und 13 ge¬ zeigt. Die dielektrische Schicht 12 ist dabei durch lokale Oxidation von Silizium hergestellt worden. Wie aus der Figur 6b zu erkennen ist, wurde durch die Verwendung des lokalen Oxids 12 der relative Abstand der Streukapazität 47 gegenüber dem Abstand der Nutz¬ kapazität 48 verbessert. Das Verhältnis ist nicht mehr 1 zu 1 wie in Figur 6a, sondern ca. 1 zu 1,5. Bei gleichbleibender Verbindungs¬ fläche zwischen den beiden Wafern 5 wurde somit das Verhältnis von Nutzkapazität zu Streukapaziät verbessert. In Figur 7 wird die Verbindung von zwei Siliziumwafern 5 mit zwei lokalen Oxidationen von Silizium 14 und 15 gezeigt. Der relative Abstand von Nutzkapazität 48 zur Streukapazität 47 hat sich in diesem Fall auf ca. 1 zu 2 verbessert, das heißt bei gleicher Ver¬ bindungsfläche wurde die Streukapazität abermals verringert.The use of local silicon oxide to improve the ratio of useful to stray capacities is illustrated in FIG. 6a and FIG. 6b. In FIGS. 6a and b, two silicon wafers 5 are shown as cutouts which are connected to one another. In FIG. 6a, the two wafers 5 are connected by dielectric layers 45, which were produced by applying the dielectric layers over the entire area and subsequent structuring. This corresponds, for example, to acceleration sensors such as were shown in FIG. 1 or FIG. 2. The stray capacitance and the useful capacitance are each formed by plate capacitors. The capacitance in a plate capacitor is inversely proportional to the distance between the capacitor plates, that is to say the further apart the capacitor plates are, the smaller the capacitance is. The aim is to increase the useful capacity and to reduce the stray capacity. The distance 47 between the capacitor plates and the stray capacitance is shown by arrow 47. The arrow 47 shows the distance between the capacitor plates for the useful capacity. As can be seen from FIG. 6a, the spacing of the stray capacitance is equal to the spacing of the useful capacitance when the wafers 5 are connected by the layers 45 shown here. FIG. 6b shows the connection of two wafers 5 via two dielectric layers 12 and 13. The dielectric layer 12 has been produced by local oxidation of silicon. As can be seen from FIG. 6b, the relative spacing of the stray capacitance 47 compared to the spacing of the useful capacitance 48 was improved by using the local oxide 12. The ratio is no longer 1 to 1 as in FIG. 6a, but approx. 1 to 1.5. With a constant connection area between the two wafers 5, the ratio of useful capacity to stray capacitance was thus improved. FIG. 7 shows the connection of two silicon wafers 5 with two local oxidations of silicon 14 and 15. In this case, the relative distance from useful capacity 48 to stray capacitance 47 has improved to approximately 1 to 2, that is to say the stray capacitance has been reduced again for the same connecting area.
Figur 8 zeigt zwei Siliziumwafer 5, die durch eine lokale Oxidation 15 und eine nachbearbeitete lokale Oxidation 16 verbunden werden. In diesem Fall hat sich das Verhältnis des relativen Abstandes der Nutzkapazität 48 zur Streukapazität 47 abermals zugunsten der Nutz¬ kapazität auf 1 zu 3 verschoben.FIG. 8 shows two silicon wafers 5 which are connected by a local oxidation 15 and a post-processed local oxidation 16. In this case, the ratio of the relative distance of the useful capacity 48 to the stray capacity 47 has again shifted to 1 to 3 in favor of the useful capacity.
In Figur 9 wird ein Beschleunigungssensor bestehend aus einer Ober¬ platte 1, einer Mittelplatte 2 und einer Unterplatte 3 aus ein¬ kristallinem Silizium. Aus der Mittelplatte 2 ist eine bewegliche Elektrode 4 herausstrukturiert. Der in Figur 9 gezeigte Beschleuni¬ gungssensor entspricht in seiner Wirkungsweise den in Figur 1 und Figur 2 gezeigten Beschleunigungssensoren. Die Oberplatte 1 und die Unterplatte 3 weisen jeweils auf der der Mittelplatte 2 zugewandten Seite eine geschlossene dielektrische Schicht 10 auf, das heißt für das Zusammenfügen der Platten 1, 2 und 3 ist keine Justierung not¬ wendig. Weiterhin weist die seismische Masse 33 lokale OxidationenFIG. 9 shows an acceleration sensor consisting of an upper plate 1, a middle plate 2 and a lower plate 3 made of monocrystalline silicon. A movable electrode 4 is structured out of the middle plate 2. The operation of the acceleration sensor shown in FIG. 9 corresponds to the acceleration sensors shown in FIG. 1 and FIG. 2. The top plate 1 and the bottom plate 3 each have a closed dielectric layer 10 on the side facing the middle plate 2, ie no adjustment is necessary for joining the plates 1, 2 and 3. Furthermore, the seismic mass has 33 local oxidations
17 auf, die als Anschläge verwendbar sind. Weiterhin weist die Mittelplatte 2 lokale Oxidationen 18 auf, die für die Verbindung der Mittelplatte 2 mit der Oberplatte 1 und Unterplatte 3 genutzt werden. Die lokalen Oxidationen 17 sind dünner als die lokalen Oxidationen 18. Dies wird im Herstellungsprozeß dadurch erreicht, daß die Öffnungen im Siliziumnitrid zunächst nur für die lokalen Oxidationen 18 vorhanden sind. Die lokale Oxidation wird dann nach einer übrigen Zeit abgebrochen und es werden weitere Öffnungen in die Siliziumnitridschicht eingebracht um die lokalen Oxidationen 17 zu erzeugen. Danach wird die Oxidation noch eine Weile weiterge¬ führt. Durch den zeitlichen Vorsprung sind die lokalen Oxidationen17, which can be used as stops. Furthermore, the middle plate 2 has local oxidations 18, which are used for connecting the middle plate 2 to the top plate 1 and bottom plate 3. The local oxidations 17 are thinner than the local oxidations 18. This is achieved in the manufacturing process in that the openings in the silicon nitride are initially only available for the local oxidations 18. The local oxidation is then stopped after a remaining time and further openings are made in the silicon nitride layer in order to produce the local oxidations 17. The oxidation is then continued for a while. Due to the time advantage, the local oxidations
18 dicker als die lokalen Oxidationen 17. Der Sensor nach Figur 9 ist somit ohne Justierung verschließbar, er weist Anschläge auf und das Verhältnis von Nutz- zu Streukapazität ist günstig. 18 thicker than the local oxidations 17. The sensor according to FIG. 9 can thus be closed without adjustment, it has stops and the ratio of useful to stray capacitance is favorable.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Beschleunigungssensor mit einer Ober- (1) , Mittel- (2) und Unterplatte (3) aus einkristallinem Silizium, die durch oberfläch¬ liche dielektrische Schichten (10-20) miteinander verbunden sind, mit einer durch eine Beschleunigung beweglichen Elektrode (4), die aus der Mittelplatte (2) herausstrukturiert ist und bei dem die je¬ weilige Kapazität zwischen der Ober- (1) und Unterplatte (3) und der Mittelplatte (2) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberplatte (1) und/oder die Unterplatte (3) auf der der Mittelplatte (2) zugewandten Seite eine geschlossene dielektrische Schicht (10) aufweist.1. Acceleration sensor with an upper (1), middle (2) and lower plate (3) made of single-crystalline silicon, which are connected to one another by superficial dielectric layers (10-20), with an electrode (4 ), which is structured out of the central plate (2) and in which the respective capacitance between the upper (1) and lower plate (3) and the central plate (2) is measured, characterized in that the upper plate (1) and / or the lower plate (3) has a closed dielectric layer (10) on the side facing the central plate (2).
2. Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (1,2,3) einen Hohlraum (6) einschließen, sich die bewegliche Elektrode (4) in diesem Hohlraum (6) befindet und in dem Hohlraum (6) ein definierter Druck, vorzugsweise ein Unterdruck, eingeschlossen ist.2. Acceleration sensor according to claim 1, characterized in that the plates (1,2,3) include a cavity (6), the movable electrode (4) is in this cavity (6) and in the cavity (6) a defined Pressure, preferably a negative pressure, is included.
3. Beschleunigungssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungssensor durch Zer¬ teilen von drei Siliziumwafern (5) hergestellt ist. 3. Acceleration sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the acceleration sensor is made by dividing three silicon wafers (5).
4.Beschleunigungssensor nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Wafer (5) keine Struktur aufweist.4. Acceleration sensor according to claim 3, characterized in that at least one of the wafers (5) has no structure.
5. Beschleunigungssensor mit einer Ober- (1) , Mittel- (2) und Unterplatte (3) aus einkristallinem Silizium, die durch oberfläch¬ liche dielektrische Schichten (10-20) miteinander verbunden sind, mit einer durch eine Beschleunigung beweglichen Elektrode (4), die aus der Mittelplatte (2) herausstrukturiert ist und bei dem die je¬ weilige Kapazität zwischen der Ober- (1) und Unterplatte (3) und der Mittelplatte (2) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterplatte (3) und/oder die Oberplatte (1) im Bereich der beweg¬ lichen Elektrode (4) und/oder die bewegliche Elektrode (4) der Mittelplatte (2) Anschläge (7) aus dielektrischem Material aufweisen.5. Acceleration sensor with an upper (1), middle (2) and lower plate (3) made of single-crystalline silicon, which are connected to one another by superficial dielectric layers (10-20), with an electrode (4 ), which is structured out of the central plate (2) and in which the respective capacitance between the upper (1) and lower plate (3) and the central plate (2) is measured, characterized in that the lower plate (3) and / or the top plate (1) in the region of the movable electrode (4) and / or the movable electrode (4) of the middle plate (2) have stops (7) made of dielectric material.
6. Beschleünigungssensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Platten (1,2,3) dielektrische Schichten (11) für die Ver¬ bindung der Platten (1,2,3) aufweisen, und daß die auf den je¬ weiligen Platten (1,2,3) angeordneten Anschläge (7) dieselbe Dicke aufweisen wie die Schichten (11) für die Verbindung der Platten (1,2,3).6. Acceleration sensor according to claim 5, characterized in that all the plates (1, 2, 3) have dielectric layers (11) for connecting the plates (1, 2, 3), and that on the respective plates (1,2,3) arranged stops (7) have the same thickness as the layers (11) for connecting the plates (1,2,3).
7. Beschleunigungssensor mit einer Ober(l) , Mittel(2) und Unter¬ platte (3) aus einkristallinem Silizium, die durch oberflächliche dielektrische Schichten (10-20) miteinander verbunden sind, mit einer durch eine Beschleunigung beweglichen Elektrode (4), die aus der Mittelplatte (2) herausstrukturiert ist und bei dem die je¬ weilige Kapazität zwischen der Ober- (1) und Unterplatte (3) und der Mittelplatte (2) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Schichten (10-20) aus Siliziumoxid bestehen und teil¬ weise strukturiert sind, und daß mindestens ein Teil des struktu¬ rierten Siliziumoxids durch lokale Oxidation von Silizium herge¬ stellt ist. 7. Acceleration sensor with an upper (1), means (2) and lower plate (3) made of single-crystal silicon, which are connected to one another by superficial dielectric layers (10-20), with an electrode (4) movable by acceleration, which is structured out of the central plate (2) and in which the respective capacitance between the upper (1) and lower plate (3) and the central plate (2) is measured, characterized in that the dielectric layers (10-20) consist of silicon oxide and are partially structured, and that at least part of the structured silicon oxide is produced by local oxidation of silicon.
8. Beschleunigungssensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verbindung der Platten eine durch lokale Oxidation er¬ zeugte Siliziumoxid Schicht (12) mit einer ganzflächig erzeugten Siliziumoxidschicht (13) verbunden ist.8. Acceleration sensor according to claim 7, characterized in that for the connection of the plates, a silicon oxide layer (12) generated by local oxidation is connected to a silicon oxide layer (13) produced over the entire surface.
9. Beschleunigungssensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verbindung der Platten zwei durch lokale Oxidation er¬ zeugte Siliziumoxid Schichten (14,15,16) miteinander verbunden sind.9. Acceleration sensor according to claim 7, characterized in that for the connection of the plates two silicon oxide layers (14, 15, 16) generated by local oxidation are connected to one another.
10. Beschleunigungssensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke einer der beiden Siliziumoxid Schichten (15,16) durch Bearbeiten nach der Oxidation verringert ist.10. Acceleration sensor according to claim 9, characterized in that the thickness of one of the two silicon oxide layers (15, 16) is reduced by processing after the oxidation.
11. Beschleunigungssensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitung mechanisch erfolgt.11. Acceleration sensor according to claim 10, characterized in that the machining is carried out mechanically.
12. Beschleunigungssensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitung durch Atzen erfolgt.12. Acceleration sensor according to claim 10, characterized in that the processing is carried out by etching.
13. Beschleunigungssensor mit einer Ober- (1) , Mittel- (2) und Unterplatte (3) aus einkristallinem Silizium, die durch oberfläch¬ liche dielektrische Schichten (10-20) miteinander verbunden sind, mit einer durch eine Beschleunigung beweglichen Elektrode (4), die aus der Mittelplatte (2) herausstrukturiert ist und bei dem die je¬ weilige Kapazität zwischen der Ober(l) und Unterplatte (3) und der Mittelplatte (2) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelplatte (2) strukturierte dielektrische Schichten (17,18) auf¬ weist, daß ein Teil dieser Schichten (17) als Anschläge und ein anderer Teil (18) zum Verbinden mit der Ober- (1) und Unterplatte (3) verwendbar sind, und daß die Dicke der Schichten (18) für die Verbindung mit der Ober- (1) und der Unterplatte (3) größer ist als die Dicke der als Anschläge verwendbaren Schichten (17). 13. Acceleration sensor with an upper (1), middle (2) and lower plate (3) made of single-crystal silicon, which are connected to one another by superficial dielectric layers (10-20), with an electrode (4 ), which is structured out of the central plate (2) and in which the respective capacitance between the upper (l) and lower plate (3) and the central plate (2) is measured, characterized in that the central plate (2) has structured dielectric Layers (17, 18) has that part of these layers (17) can be used as stops and another part (18) for connection to the top (1) and bottom plate (3), and that the thickness of the layers (18) for the connection to the upper (1) and lower plate (3) is greater than the thickness of the layers (17) which can be used as stops.
14. Beschleunigungssensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Schichten (17,18) aus Siliziumdioxid bestehen und durch lokale Oxidation von Silizium hergestellt sind.14. Acceleration sensor according to claim 13, characterized in that the dielectric layers (17, 18) consist of silicon dioxide and are produced by local oxidation of silicon.
15. Beschleunigungssensor nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Ober(l) und Unterplatte (3) auf der der Mittel¬ platte (2) zugewandten Seite einen geschlossenen Siliziumoxidfilm aufweisen.15. Acceleration sensor according to claim 13 or 14, characterized gekenn¬ characterized in that the upper (l) and lower plate (3) on the Mittel¬ plate (2) facing side have a closed silicon oxide film.
16. Beschleunigungssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , daß die dielektrische Schichten (10-20) , die nicht durch lokale Oxidation von Silizium hergestellt sind, durch ganzflächiges Aufbringen durch Sputtern, chemisches Abscheiden aus der Gasphase oder plasmaunterstütztes chemisches Abscheiden aus der Gasphase hergestellt sind.16. Acceleration sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the dielectric layers (10-20), which are not produced by local oxidation of silicon, by application over the entire surface by sputtering, chemical deposition from the gas phase or plasma-assisted chemical deposition from the gas phase are manufactured.
17. Beschleunigungssensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schichten (10-20) aus Siliziumoxid bestehen.17. Acceleration sensor according to claim 16, characterized in that the dielectric layers (10-20) consist of silicon oxide.
18. Beschleunigungssensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schichten (19-20) aus Siliziumnitrid bestehen.18. Acceleration sensor according to claim 16, characterized in that the dielectric layers (19-20) consist of silicon nitride.
19. Beschleunigungssensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Schichten (19-20) aus einem Borosilikatglas bestehen. 19. Acceleration sensor according to claim 16, characterized in that the dielectric layers (19-20) consist of a borosilicate glass.
PCT/DE1993/000570 1992-07-09 1993-06-30 Acceleration sensor WO1994001782A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6502818A JPH07508835A (en) 1992-07-09 1993-06-30 Acceleration sensor
EP93914592A EP0649538A1 (en) 1992-07-09 1993-06-30 Acceleration sensor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEP4222472.1 1992-07-09
DE4222472A DE4222472C2 (en) 1992-07-09 1992-07-09 Acceleration sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1994001782A1 true WO1994001782A1 (en) 1994-01-20

Family

ID=6462782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE1993/000570 WO1994001782A1 (en) 1992-07-09 1993-06-30 Acceleration sensor

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0649538A1 (en)
JP (1) JPH07508835A (en)
DE (1) DE4222472C2 (en)
WO (1) WO1994001782A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001009622A3 (en) * 1999-07-30 2004-05-21 Litton Systems Inc Micro-mechanical inertial sensors

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11513118A (en) * 1996-07-08 1999-11-09 フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ Acceleration detector
US6105427A (en) * 1998-07-31 2000-08-22 Litton Systems, Inc. Micro-mechanical semiconductor accelerometer
US6871544B1 (en) 1999-03-17 2005-03-29 Input/Output, Inc. Sensor design and process
EP1169657A4 (en) * 1999-03-17 2003-03-05 Input Output Inc Calibration of sensors
US7687126B2 (en) 2005-08-22 2010-03-30 3M Innovative Properties Company Adhesive articles and release liners
JP2007298405A (en) * 2006-04-28 2007-11-15 Matsushita Electric Works Ltd Electrostatic capacity type sensor
JP2012008022A (en) * 2010-06-25 2012-01-12 Panasonic Electric Works Co Ltd Acceleration sensor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0369352A1 (en) * 1988-11-15 1990-05-23 Hitachi, Ltd. Capacitance type accelerometer and method of manufacturing the same
US5095401A (en) * 1989-01-13 1992-03-10 Kopin Corporation SOI diaphragm sensor
EP0490419A1 (en) * 1990-12-11 1992-06-17 Delco Electronics Corporation Accelerometer

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI81915C (en) * 1987-11-09 1990-12-10 Vaisala Oy KAPACITIV ACCELERATIONSGIVARE OCH FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING DAERAV.
JPH03210478A (en) * 1990-01-12 1991-09-13 Nissan Motor Co Ltd Semiconductor acceleration sensor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0369352A1 (en) * 1988-11-15 1990-05-23 Hitachi, Ltd. Capacitance type accelerometer and method of manufacturing the same
US5095401A (en) * 1989-01-13 1992-03-10 Kopin Corporation SOI diaphragm sensor
EP0490419A1 (en) * 1990-12-11 1992-06-17 Delco Electronics Corporation Accelerometer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WILNER L. B.: "A HIGH PERFORMANCE, VARIABLE CAPACITANCE ACCELEROMETER.", IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT., IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ., US, vol. 37., no. 04., 1 December 1988 (1988-12-01), US, pages 569 - 571., XP000118819, ISSN: 0018-9456, DOI: 10.1109/19.9815 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001009622A3 (en) * 1999-07-30 2004-05-21 Litton Systems Inc Micro-mechanical inertial sensors

Also Published As

Publication number Publication date
DE4222472A1 (en) 1994-01-13
JPH07508835A (en) 1995-09-28
EP0649538A1 (en) 1995-04-26
DE4222472C2 (en) 1998-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005004878B4 (en) Micromechanical capacitive pressure sensor and corresponding manufacturing method
DE69305955T2 (en) ACCELERATION SENSOR AND ITS PRODUCTION
DE4401999C3 (en) Method for producing a capacitive absolute pressure sensor by micromachining a surface of a semiconductor substrate and absolute pressure sensor produced in this way
DE69114957T2 (en) Process for the production of a thin membrane or beam made of silicon.
DE3635462A1 (en) FIELD EFFECT PRESSURE SENSOR
EP1744138B1 (en) Micromechanical device with two sensor structures and method for manufacturing a micromechanical device
EP1958480A1 (en) Micromechanical structure for receiving and/or generating acoustic signals, method for producing a micromechanical structure, and use of a micromechanical structure
DE3603337C2 (en)
DE4309206C1 (en) Semiconductor device having a force and/or acceleration sensor
WO2002051741A2 (en) Method for producing a semiconductor component having a movable mass in particular, and semiconductor component produced according to this method
WO1994001782A1 (en) Acceleration sensor
EP0783108A1 (en) Micromechanical element with planarized cover over a cavity and method of fabrication
EP1115649A1 (en) Micromechanical component with sealed membrane openings
DE19839606C1 (en) Micromechanical component and method for its production
DE3689403T2 (en) SEMICONDUCTOR PRESSURE CONVERTER WITH SEALED CAVITY AND METHOD FOR IT.
DE10161202C1 (en) Reducing the thickness of a silicon substrate which has been made porous comprises making porous the rear side of the substrate lying opposite a front side which has been made porous, then removing the porous material formed
EP0645613B1 (en) Method of manufacturing thin-film absolute-pressure sensors
CH687568A5 (en) Acceleration sensor.
DE4445177C2 (en) Process for the production of micromechanical components with free-standing microstructures
DE102004026593A1 (en) Semiconductor sensor for dynamic quantities
DE102018210063A1 (en) MEMS sensor and method for manufacturing a MEMS sensor
DE2458627C3 (en) Ferroelectric ceramic bodies and products
DE4017265A1 (en) MICROMECHANICAL COMPONENT AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
DE4208043A1 (en) Measuring acceleration - using silicon@ crystal spring-mass system which is excited into oscillation and measuring oscillation frequency
DE4332653C1 (en) Monolithically integrated semiconductor element, use thereof and method for producing such a semiconductor element

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1993914592

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref country code: US

Ref document number: 1995 367150

Date of ref document: 19950410

Kind code of ref document: A

Format of ref document f/p: F

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1993914592

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 1993914592

Country of ref document: EP