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DE10351608B4 - Beschleunigungssensor - Google Patents

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DE10351608B4
DE10351608B4 DE10351608A DE10351608A DE10351608B4 DE 10351608 B4 DE10351608 B4 DE 10351608B4 DE 10351608 A DE10351608 A DE 10351608A DE 10351608 A DE10351608 A DE 10351608A DE 10351608 B4 DE10351608 B4 DE 10351608B4
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DE
Germany
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cover
acceleration
semiconductor substrate
load
acceleration sensor
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DE10351608A
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Teruaki Nagahara
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

Beschleunigungssensor, der Folgendes umfasst:
– ein Halbleitersubstrat (SB), das mit einem Beschleunigungserfassungsabschnitt versehen ist, wobei der Beschleunigungserfassungsabschnitt ein bewegliches Teil (MS) zur Erfassung einer Beschleunigung aufweist;
– eine auf einer Fläche des Halbleitersubstrats (SB) vorgesehene Abdeckung (CA, CA1), wobei die Abdeckung eine Decke und mindestens eine Wand umfasst, um einen Bewegungsraum für das bewegliche Teil (MS) zu bilden und den Bewegungsraum hermetisch abzuschließen; und
– einen belastungsdämpfenden Abschnitt (CN1, GR, FR, CA1a), um eine Belastung zu dämpfen, mit der die Abdeckung beaufschlagt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abdeckung eine Abdeckungsbasis (FD) umfasst, die zwischen mindestens einer Wand der Abdeckung (CA, CA1) und dem Halbleitersubstrat (SB) gehalten ist, und der belastungsdämpfende Abschnitt (CN1, GR, FR, CA1a) durch mindestens eine Nut (GR) gebildet ist, die auf mindestens einer Seitenfläche der Abdeckungsbasis (FD) vorgesehen ist.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Beschleunigungssensor und lässt sich auf ein Fahrzeug-Airbagsystem oder andere Verbrauchereinrichtungen anwenden.
  • Beschreibung des Hintergrunds der Technik
  • Heutzutage verwenden viele Fahrzeuge ein Airbagsystem, in welches im Allgemeinen ein Beschleunigungssensor zum Erfassen eines Aufpralls eingebaut ist.
  • Es wurden Anstrengungen unternommen, um den Beschleunigungssensor kleiner und weniger kostspielig auszulegen, so dass er in verschiedene Fahrzeugtypen eingebaut werden kann. Beispielsweise wurde als Material für ein Gehäuse, das einen Halbleiterbaustein, welcher einen Beschleunigungssensor darstellt, und einen Signalprozessor des Beschleunigungssensors umgibt, Metall durch Harz ersetzt.
  • Als bewegliches Teil zum Erfassen von Beschleunigung ist ein Massenkörper auf einer Substratfläche eines Halbleiterbausteins einschließlich des Beschleunigungssensors vorgesehen. Um einen Bewegungsraum für den Massenkörper bereitzustellen und zu verhindern, dass Schmutz oder Wasser in den Bewegungsraum eindringt, wird eine Abdeckung in die Substratflächen des Halbleiterbausteins eingebunden, wodurch der Bewegungsraum hermetisch abgeschlossen wird. Ein solches Verfahren ist in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 8-114622 (1996) offenbart. Weitere Dokumente, die sich auf die vorliegende Anwendung beziehen, umfassen die japanischen Patentanmeldungen mit den Offenlegungsnummern 10-2911 (1998); 2001-185737 und 2001-337105 .
  • Wie beschrieben, ist bei dem Beschleunigungssensor eine Abdeckung auf der Fläche des Substrats für den Halbeiterbaustein vorgesehen. Diese Abdeckung könnte mit einer von einem Harzgehäuse ausgehenden Belastung beaufschlagt werden, die durch die Veränderung der Umgebungstemperatur während des Ausformens des Harzgehäuses oder wenn der Beschleunigungssensor in Gebrauch ist hervorgerufen wird.
  • Wird die Abdeckung mit einer Belastung beaufschlagt, kann je nach der Stärke und Häufigkeit der Belastung ein Riss in der Abdeckung auftreten. Der dadurch erzeugte Riss könnte den hermetischen Verschluss des Bewegungsraums des Massenkörpers zerstören.
  • Wird der hermetische Verschluss zerstört, kann beispielsweise Wasser in den Bewegungsraum eindringen und sich gegebenenfalls am Massenkörper festsetzen. Im Ergebnis würde sich dadurch eine Verschiebungskennlinie des Massenkörpers verändern, wodurch möglicherweise die Beschleunigungserfassung beeinflusst wäre.
  • Ein wirksamer Weg zur Verhinderung des Entstehens eines Risses besteht darin, für die Abdeckung oder das Substrat des Halbleiterbausteins eine ausreichende Dicke vorzusehen und dadurch ihre Steifigkeit zu erhöhen. Dies jedoch kann der Anforderung nach einer kleineren Auslegung des Beschleunigungssensors im Wege stehen.
  • Die Druckschrift „DE-Z: Elektronik 2, 1995" offenbart auf den Seiten 80 bis 87 einen Beschleunigungssensor, der einen Beschleunigungserfassungsabschnitt mit einem beweglichen Teil zur Erfassung einer Beschleunigung aufweist. Des weiteren ist aus diesem Stand der Technik bekannt, eine Abdeckung vorzusehen, die eine Decke und mindestens eine Wand umfasst, um einen Bewegungsraum für das bewegliche Teil zu bilden und um den Bewegungsraum hermetisch abzuschließen. Ferner ist eine Dämpfung in der Gestalt eines Luftspaltes vorgesehen.
  • Aus der Druckschrift DE 100 53 309 A1 ist ein Beschleunigungssensor bekannt, der ein Halbleitersubstrat aufweist, welches mit einem Beschleunigungserfassungsabschnitt versehen ist, wobei der Beschleunigungserfassungsabschnitt ein bewegliches Teil zur Erfassung einer Beschleunigung aufweist. Der aus diesem Stand der Technik bekannte Beschleunigungssensor weist ferner eine auf einer Fläche des Halbleitersubstrats vorgesehene Abdeckung auf, wobei die Abdeckung eine Decke und mindestens eine Wand umfasst, um einen Bewegungsraum für das bewegeliche Teil zu bilden und den Bewegungsraum hermetisch abzuschließen. Ferner ist ein belastungsdämpfender Abschnitt vorgesehen, der dazu dient, eine Belastung abzudämpfen, mit der die Abdeckung beaufschlagt wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Beschleunigungssensor, wie er beispielsweise aus der Druckschrift DE 100 53 309 A1 bekannt ist, derart weiterzuentwickeln, dass wirkungsvoll verhindert werden kann, dass sich infolge externer auf den Beschleunigungssensor angreifender Kräfte Risse in der Abdeckung bilden.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Beschleunigungssensor gelöst, bei welchem die Merkmale des Patentanspruches 1 verwirklicht sind.
  • In einer möglichen Realisierung der vorliegenden Erfindung umfasst der Beschleunigungssensor ein Halbleitersubstrat, eine Abdeckung und einen belastungsdämpfenden Abschnitt. Das Halbleitersubstrat ist mit einem Beschleunigungserfassungsabschnitt ausgestattet, welcher ein bewegliches Teil zum Erfassen einer Beschleunigung aufweist. Die Abdeckung ist auf einer Fläche des Halbleitersubstrats vorgesehen. Die Abdeckung ist auf einer Fläche des Halbleitersubstrats vorgesehen und umfasst eine Decke und mindestens eine Wand, um einen Bewegungsraum für das bewegliche Teil zu bilden und den Bewegungsraum hermetisch abzuschließen. Der belastungsdämpfende Abschnitt dämpft eine Belastung, mit der die Abdeckung beaufschlagt wird.
  • Wird die Abdeckung mit einer Belastung beaufschlagt, dämpft der belastungsdämpfende Abschnitt die Belastung, mit der die Abdeckung beaufschlagt wird, wodurch es möglich sein kann, einen Beschleunigungssensor mit einem Aufbau bereitzustellen, bei dem kaum ein Riss in der Abdeckung auftritt, selbst wenn die Abdeckung oder das Halbleitersubstrat nicht mit einer ausreichenden Dicke ausgebildet werden können.
  • Die mit der erfindungsgemäßen Lösung erzielbaren Vorteile gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Zusammenschau mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher hervor.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Draufsicht, die ein Gesamtbild eines Beschleunigungssensors nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2 ist eine Draufsicht eines Beschleunigungserfassungsbausteins des Beschleunigungssensors nach der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ist eine Schnittansicht des Beschleunigungserfassungsbausteins des Beschleunigungssensors nach der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ist eine Schnittansicht, die einen eingebundenen Teil einer Abdeckung und ihrer unmittelbaren Umgebung darstellt, die den Beschleunigungserfassungsbaustein des Beschleunigungssensors nach der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet;
  • 5 stellt ein Verfahren zum Ausbilden der Abdeckung dar, die den Beschleunigungserfassungsbaustein des Beschleunigungssensors nach der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet;
  • 6 ist eine Schnittansicht, die einen eingebundenen Teil einer Abdeckung und ihrer unmittelbaren Umgebung darstellt, die den Beschleunigungserfassungsbaustein eines Beschleunigungssensors nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet;
  • die 7 bis 10 sind Schnittansichten, die ein Verfahren zum Ausbilden eines Untergrunds der Abdeckung darstellen, die den Beschleunigungserfassungsbaustein des Beschleunigungssensors nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet;
  • 11 ist eine Schnittansicht, die einen Beschleunigungserfassungsbaustein und seine unmittelbare Umgebung eines Beschleunigungssensors nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 12 ist eine Draufsicht eines Beschleunigungserfassungsbausteins eines Beschleunigungssensors nach einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 13 ist eine Schnittansicht des Beschleunigungserfassungsbausteins des Beschleunigungssensors nach der vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Erste bevorzugte Ausführungsform
  • 1 ist eine Draufsicht eines Gesamtbilds eines Beschleunigungssensors nach der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Beschleunigungssensor einen Signalprozessorbaustein CP1, einen Beschleunigungserfassungsbaustein CP2 als Beschleunigungssensor, Zuleitungen LD und einen Chip-Anschlussfleck DP.
  • Sowohl der Signalprozessorbaustein CP1 als auch der Beschleunigungserfassungsbaustein CP2 sind auf dem Chip-Anschlussfleck DP angebracht. Anschlussflecken PD1 des Beschleunigungserfassungsbausteins CP2 und Anschlussflecken PD2 des Signalprozessorbausteins CP1 sind über Drähte WR1 verbunden. Anschlussflecken PD3 des Signalprozessorbausteins CP1 und die Zuleitungen LD sind über Drähte WR2 verbunden. Die bisher beschriebene Konfiguration ist von einem Harzgehäuse PK umgeben.
  • Die Zuleitungen LD liegen teilweise vom Harzgehäuse PK frei, um als Außenanschlüsse zu dienen. In 1 ist das Harzgehäuse PK, das durch eine unterbrochene (gestrichelte) Linie dargestellt ist, als transparent dargestellt, um die Innenkonfiguration anzuzeigen.
  • Die 2 und 3 sind eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht, die den Beschleunigungserfassungsbaustein CP2 darstellen. Die Schnittansicht von 3 ist entlang einer Schnittlinie III-III in 2 genommen. Wie aus den 1 bis 3 ersichtlich ist, ist eine beispielsweise aus einem Monokristallsilizium bestehende Abdeckung CA, die der Abdeckung entspricht, die in der Beschreibung des Hintergrunds der Technik beschrieben ist, in eine Fläche eines Halbleitersubstrats SB des Beschleunigungserfassungsbausteins CP2 eingebunden. In 2 ist die Abdeckung CA, die durch eine unterbrochene (gestrichelte) Linie dargestellt ist, als transparent dargestellt, um die Innenkonfiguration anzuzeigen.
  • Beim Beschleunigungserfassungsbaustein CP2 umfasst das Halbleitersubstrat SB ein Siliziumsubstrat SBa und eine auf einer Oberfläche des Siliziumsubstrats SBa vorgesehene Siliziumoxidschicht SBb. Anschlussflecken PD1a bis PD1d, die kollektiv als Anschlussflecken PD1 bezeichnet sind, sind in einer Fläche des Halbleitersubstrats SB vorgesehen. Verbindungsleitungen LNa bis LNd, die jeweils an die Anschlussflecken PD1a bis PD1d angeschlossen sind, sind auch in der Fläche des Halbleitersubstrats SB angeordnet. Darüber hinaus ist eine an die Verbindungsleitung LNc angeschlossene Abschirmelektrode in der Fläche des Halbleitersubstrats SB vorgesehen.
  • Ein Massenkörper MS als bewegliches Teil zum Erfassen von Beschleunigung, an die Verbindungsleitung LNd angeschlossene Festelektroden FE1, an die Verbindungsleitung LNa angeschlossene Festelektroden FE2, und an die Verbindungsleitung LNb angeschlossene Stützelemente SP des Massenkörpers MS sind über dem Halbleitersubstrat SB vorgesehen. Der Massenkörper MS ist über Ausleger BM an die Stützelemente SP gekoppelt und wird auf halber Höhe gehalten.
  • Die Bestandteile in der Fläche des Halbleitersubstrats SB und diejenigen über dem Halbleitersubstrat SB sind unter Verwendung von Halbleiterherstellungsverfahren hergestellt. Genauer ausgedrückt kann Photolithographie, Ätzen, Störionimplantation u. dgl. angewandt werden, um die in den 1 bis 3 gezeigten Strukturen zu erlangen. Beispielsweise kann das Silizium durch Epitaxalaufwachsen über dem Halbleitersubstrat SB, gefolgt von Strukturierung mittels Photolithographie und Ätzen ausgebildet werden. Im Ergebnis wird das Silizium über dem Halbleitersubstrat SB zum Massenkörper MS, den Festelektroden FE1 und FE2, den Stützelementen SP, den Auslegern BM u. dgl. geformt, wie in den 1 bis 3 gezeigt ist.
  • Bewegliche Elektroden sind als kammförmige Elektroden beidseits des Massenkörpers MS vorgesehen. Die Festelektroden FE1 und FE2 sind so angeordnet, dass sie jeweils den beweglichen Elektroden ME zugewandt sind. Wenn Beschleunigung angelegt wird, biegen sich die Ausleger BM und der Massenkörper MS weicht aus, wodurch sich der Abstand zwischen der beweglichen Elektrode ME und der Festelektrode FE1 bzw. zwischen der beweglichen Elektrode ME und der Festelektrode FE2 verändert. Diese Abstandsveränderung verursacht eine Veränderung der elektrostatischen Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode ME und der Festelektrode FE1 bzw. zwischen der beweglichen Elektrode ME und der Festelektrode FE2. Eine Erfassung der Veränderung der elektrostatischen Kapazität zwischen diesen Elektroden dient dazu, Beschleunigung zu erfassen.
  • Das heißt, der Massenkörper MS dient als bewegliches Teil zum Erfassen von Beschleunigung, und die Festelektroden FE1 und FE2 und die bewegliche Elektroden ME des Massenkörpers MS wirken als Beschleunigungserfassungsteil.
  • Die Abdeckung CA ist dergestalt in die Fläche des Halbleitersubstrats SB eingebunden, dass der Bewegungsraum des Massenkörpers MS festgelegt und der Bewegungsraum hermetisch abgeschlossen ist. Um genau zu sein, ist die Abdeckung CA durch eine Abdeckungsbasis FD in die Fläche des Halbleitersubstrats SB eingebunden, wie in 3 gezeigt ist.
  • In dem in 3 gezeigten Bewegungsraum treten Risse CK, wie derjenige, der in der Beschreibung des Hintergrunds der Technik beschrieben ist, an Grenzlinien CN zwischen einer Deckenfläche der Abdeckung CA, der Fläche des Halbleitersubstrats SB gegenüberliegend und an Wandflächen der Abdeckung CA auf, die die Deckenfläche und die Fläche des Halbleitersubstrats SB verbinden. Wenn die Abdeckung CA bzw. das Halbleitersubstrat SB von außen mit einer Belastung beaufschlagt wird, könnten die Risse CK an den Grenzlinien CN als Endabschnitte der Wandflächen zum Stützen des Decke auftreten.
  • Im Bewegungsraum der ersten bevorzugten Ausführungsform weist eine Grenzlinie CN1 zwischen der Deckenfläche und der Wandfläche der Abdeckung CA eine wie in 4 gezeigte gekrümmte Ebene auf. Wird die Abdeckung CA mit einer Belastung beaufschlagt, verteilt sich diese Belastung entsprechend um die Grenzlinie CN1 mit der gekrümmten Ebene. Im Ergebnis ist das Entstehen eines Risses in der Abdeckung CA von geringerer Wahrscheinlichkeit.
  • Dementsprechend kann es möglich sein, einen Beschleunigungssensor mit einem Aufbau bereitzustellen, bei dem kaum ein Riss in der Abdeckung CA auftritt, selbst wenn die Abdeckung CA oder das Halbleitersubstrat SB nicht mit einer ausreichenden Dicke ausgebildet werden können.
  • 4 stellt einen detaillierten Aufbau der Abdeckungsbasis FD dar, welche mit Schichtstoffschichten ausgebildet sein kann, beispielsweise einer Siliziumnitridschicht FDa, einer dotierten Polysiliziumschicht FDb, einer Siliziumoxidschicht FDc, einer undotierten Polysiliziumschicht FDd und einer Metallschicht FDe wie einer Titan- oder Nickelschicht.
  • Ein beispielhaftes Verfahren zum Ausbilden der Abdeckung CA ist wie folgt. Als Erstes wird anisotropes Ätzen (das Nassätzen mittels KOH sein kann) auf einem Siliziumsubstrat durchgeführt, um eine vorbestimmte Kristallfläche freizulegen, wodurch die Decken- und Wandflächen der Abdeckung CA im Bewegungsraum ausgebildet werden. In diesem Stadium haben die Grenzlinien zwischen der Deckenfläche und den Wandflächen keine gekrümmte Ebene.
  • Danach erfahren, wie in 5 gezeigt ist, die Decken- und Wandflächen der Abdeckung CA isotropes Ätzen (das Nassätzen mittels einer Mischung von Salpeter-, Essig- und Fluorwasserstoffsäure sein kann). Im Ergebnis sind gekrümmte Ebenen an den Grenzlinien CN1 zwischen der Deckenfläche und den Wandflächen der Abdeckung CA gebildet.
  • Zweite bevorzugte Ausführungsform
  • 6 ist eine Schnittansicht, die einen eingebundenen Teil einer Abdeckung und ihrer unmittelbaren Umgebung darstellt, die einen Beschleunigungserfassungsbaustein eines Beschleunigungssensors nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet.
  • In der zweiten bevorzugten Ausführungsform sind Nuten GR auf Seitenflächen der Abdeckungsbasis FD vorgesehen, die zwischen der Abdeckung CA und dem Halbleitersubstrat SB gehalten wird, um die Abdeckung CA und das Halbleitersubstrat SB miteinander zu verbinden. Genauer ausgedrückt sind die Nuten GR auf einer dotierten Polysiliziumschicht FDb1 als Teil der Schichtstoffschichten der Abdeckungsbasis FD vorgesehen. Beispielsweise können die Nuten GR parallel zur Fläche des Halbleitersubstrats SB vorgesehen sein.
  • Da der Aufbau von 6 derselbe wie der in 4 ist, mit der Ausnahme, dass die dotierte Polysiliziumschicht FDb durch die dotierte Polysiliziumschicht FDb1 ersetzt ist und die Grenzlinie CN keine gekrümmte Ebene aufweist, unterbleibt eine Beschreibung des übrigen Aufbaus.
  • Wenn das Halbleitersubstrat SB deformiert wird, nehmen die auf den Seitenflächen der Abdeckungsbasis FD vorgesehenen Nuten GR die Belastung aus dem Halbleitersubstrat SB auf. Im Ergebnis ist das Entstehen eines Risses in der Abdeckung CA von geringerer Wahrscheinlichkeit. Dementsprechend kann es möglich sein, einen Beschleunigungssensor mit einem Aufbau bereitzustellen, bei dem kaum ein Riss in der Abdeckung CA auftritt, selbst wenn die Abdeckung CA oder das Halbleitersubstrat SB nicht mit einer ausreichenden Dicke ausgebildet werden können.
  • Die Nuten GR müssen nicht unbedingt auf beiden Seitenflächen (der Innen- und Außenseitenfläche) der Abdeckungsbasis FD vorgesehen sein. Anders ausgedrückt kann eine Nut GR, durchgehend oder unterbrochen, auf einer Seitenfläche (der Innen- oder Außenseitenfläche) der Abdeckungsbasis FD vorgesehen sein. In diesem Fall wird der zuvor erwähnte Effekt erzielt.
  • Die 7 bis 10 sind Ansichten, die ein Verfahren zum Ausbilden der Nuten GR auf den Seitenflächen der Abdeckungsbasis FD darstellen.
  • Zuerst werden unter Verwendung einer Technik wie CVD (Abscheidung aus der Gasphase) eine Siliziumnitridschicht und eine dotierte Polysiliziumschicht in dieser Reihenfolge auf der Siliziumoxidschicht SBb als Teil des Halbleitersubstrats SB abgeschieden. Diese Schichten erfahren danach Photolithographie und Ätzen, um jeweils, wie in 7 gezeigt, zur Siliziumnitridschicht FDa und zu einer dotierten Polysiliziumschicht FDb1a strukturiert zu werden.
  • Als Nächstes wird eine Maskenschicht MK, die beispielsweise eine Siliziumoxidschicht sein kann, wie in 8 gezeigt, auf der Siliziumoxidschicht SBb und der dotierten Polysiliziumschicht FDb1a vorgesehen. Die Maskenschicht MK wird zu einer Dicke aufgewachsen, die der Summe der Dicken der Siliziumnitridschicht FDa und der dotierten Polysiliziumschicht FDb1a und den Breiten der auszubildenden Nuten GR entspricht. Unter Verwendung von Photolithographie und Ätzen wird danach eine Öffnung OP1 in der Maskenschicht MK gebildet. Die Öffnung OP1 ist um die Tiefen der Nuten GR, die auf beiden Seitenflächen der Basis FD vorzusehen sind, schmäler als die Siliziumnitridschicht FDa und die dotierte Polysiliziumschicht FDb1a.
  • Danach wird eine dotierte Polysiliziumschicht auf der Maskenschicht MK und der dotierten Polysiliziumschicht FDb1a vorgesehen. Der nächste Schritt ist Strukturieren mittels Photolithographie und Ätzen mit einer Strukturmusterbreite, welche dieselbe ist wie diejenige zum Ausbilden der Siliziumnitridschicht FDa und der dotierten Polysiliziumschicht FDb1a, wodurch eine wie in 9 gezeigte, dotierte Polysiliziumschicht FDb1b gebildet wird.
  • Der nächste Schritt ist das Entfernen der Maskenschicht MK, um die Struktur von 10 zu erreichen, bei der die mit den Nuten GR versehene dotierte Polysiliziumschicht FDb1 erhalten wird.
  • Dritte bevorzugte Ausführungsform
  • 11 ist eine Schnittansicht, die einen Beschleunigungserfassungsbaustein und seine unmittelbare Umgebung eines Beschleunigungssensors nach der dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • In der dritten bevorzugten Ausführungsform ist die Abdeckung CA mit einem Schaumharzüberzug FR bedeckt, der einen niedrigeren Elastizitätsmodul hat (sprich weicher ist) als die Abdeckung CA. Der Schaumharzüberzug FR kann beispielsweise Silicongel sein. Die Belastung ST kann, wenn sie von außen oder vom in 1 gezeigten Harzgehäuse PK ausgeht, dementsprechend durch Verformung des Schaumharzüberzugs FR oder durch Aufbrechen eines Hohlraums im Inneren des Schaumharzüberzugs FR aufgefangen werden.
  • Da der Aufbau der dritten bevorzugten Ausführungsform derselbe ist wie der in 6 wiedergegebene, mit der Ausnahme, dass der Schaumharzüberzug FR vorgesehen ist und die Abdeckungsbasis FD auf keiner ihrer Seitenflächen eine Nut aufweist, unterbleibt die Beschreibung des restlichen Aufbaus.
  • Bei dem Beschleunigungssensor nach der dritten bevorzugten Ausführungsform wird die Belastung ST, die beispielsweise vom Harzgehäuse PK ausgeht, vom Schaumharzüberzug FR aufgefangen, der einen niedrigeren Elastizitätsmodul aufweist als die Abdeckung CA. Im Ergebnis ist das Entstehen eines Risses in der Abdeckung CA von geringerer Wahrscheinlichkeit. Dementsprechend kann es möglich sein, einen Beschleunigungssensor mit einem Aufbau bereitzustellen, bei dem kaum ein Riss in der Abdeckung CA auftritt, selbst wenn die Abdeckung CA oder das Halbleitersubstrat SB nicht mit einer ausreichenden Dicke ausgebildet werden können.
  • Vierte bevorzugte Ausführungsform
  • Die 12 und 13 sind eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht, die den Beschleunigungserfassungsbaustein CP2 der vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der dem in 1 gezeigten entspricht, darstellen. Die Schnittansicht von 13 verläuft entlang einer Schnittlinie XIII-XIII in 12. Wie aus den 12 und 13 ersichtlich ist, ist eine Abdeckung CA1 in die Fläche des Substrats SB des Halbleiterbausteins eingebunden. Ähnlich der Abdeckung CA von 2 ist die Abdeckung CA1 durch eine unterbrochene (gestrichelte) Linie dargestellt und als transparent in 12 gezeigt, um den Innenaufbau anzuzeigen.
  • Im Gegensatz zur Abdeckung CA der ersten bis dritten Ausführungsform, ist eine Deckenfläche der Abdeckung CA1 teilweise mit einer Stütze CA1a im Bewegungsraum versehen, welche bis zur Fläche des Halbleitersubstrats SB reicht. Im Gegensatz zum Massenkörper MS der ersten bis dritten Ausführungsform umfasst ein Massenkörper MS1 ein Loch OP2, das in seinem Zentralabschnitt vorgesehen ist. Die Stütze CA1a durchdringt das Loch OP2 ohne den Massenkörper MS1 zu berühren.
  • Im Gegensatz zur Abschirmelektrode SE der ersten bis dritten Ausführungsform ist keine Abschirmelektrode SE1 unter dem Loch OP2 vorgesehen, wodurch die Stütze CA1a die Abschirmelektrode SE1 nicht berührt.
  • Der Aufbau der vierten bevorzugten Ausführungsform ist derselbe wie der in 11 wiedergegebene, mit Ausnahme der vorstehenden Unterschiede und mit der Ausnahme, dass es keinen Schaumharzüberzug FR gibt. Deshalb unterbleibt die Beschreibung des übrigen Aufbaus.
  • Bei dem Beschleunigungssensor nach der vierten bevorzugten Ausführungsform ist im Bewegungsraum die Stütze CA1a zwischen einem Teil der Deckenfläche der Abdeckung CA1 und der Fläche des Halbleitersubstrats SB vorgesehen. Wird die Abdeckung CA1 mit einer Belastung beaufschlagt, fängt im Ergebnis die Stütze CA1a die Belastung auf. Deshalb ist eine Verwerfung der Deckenfläche der Abdeckung CA1 unwahrscheinlich, wodurch das Entstehen eines Risses in der Abdeckung CA1 weniger wahrscheinlich wird. Dementsprechend kann es möglich sein, einen Beschleunigungssensor mit einem Aufbau bereitzustellen, bei dem kaum ein Riss in der Abdeckung CA1 auftritt, selbst wenn die Abdeckung CA1 oder das Halbleitersubstrat SB nicht mit einer ausreichenden Dicke ausgebildet werden können.
  • Bei dem Beschleunigungssensor der vierten bevorzugten Ausführungsform durchdringt die Stütze CA1a der Abdeckung CA1 das Loch OP2 des Massenkörpers MS1, ohne diesen zu berühren. Im Ergebnis kann die Stütze CA1a an der Position des Massenkörpers MS1 im Bewegungsraum gebildet werden, ohne eine durch Beschleunigung verursachte Ortsveränderung des Massenkörpers MS1 zu behindern. Dementsprechend kann die Stütze CA1a vorgesehen werden, ohne dass der Bewegungsraum vergrößert wird, wodurch der Beschleunigungssensor größenmäßig kleiner ausgelegt wird.
  • Sonstiges
  • Jeder Aufbau der zuvor erwähnten jeweiligen bevorzugten Ausführungsformen kann entweder allein oder in Kombination auf einen Beschleunigungssensor angewandt werden.
  • Während die Erfindung ausführlich aufgezeigt und beschrieben wurde, ist die vorstehende Beschreibung in allen Aspekten illustrativ und nicht einschränkend. Selbstverständlich können zahlreiche Modifizierungen und Variationen angedacht werden, ohne dass dabei der Rahmen der Erfindung verlassen würde. BEZUGSZEICHENLISTE
    BM Ausleger
    CA, CA1 Abdeckung
    CA1a Stütze
    CP1 Signalprozessorbaustein
    CP2 Beschleunigungserfassungsbaustein
    CN Grenzlinien
    CK Risse
    DP Chip-Anschlussfleck
    ET Isotropes Ätzen
    FD Abdeckungsbasis
    FDa Siliziumnitridschicht
    FDb, FDb1a, FDb1b Dotierte Polysiliziumschicht
    FDc Siliziumoxidschicht
    FDd Undotierte Polysiliziumschicht
    Fde Metallschicht
    FE1 Festelektroden, an LNd angeschlossen
    FE2 Festelektroden, an LNa angeschlossen
    FR Schaumharzüberzug
    GR Nuten
    LD Zuleitungen
    LNa–LNd Verbindungsleitungen
    ME Bewegliche Elektroden vom MS
    MK Maskenschicht
    MS, MS1 Massenkörper, bewegliches Teil
    OP1, OP2 Öffnung, Loch
    PD1 Anschlussfleck von CP2
    PD2 Anschlussfleck von CP1
    PD3 Anschlussfleck von CP1
    PD1a–PD1d Anschlussflecken PD1
    PK Harzgehäuse
    SB Halbleitersubstrat
    SBa Siliziumsubstrat
    SBb Siliziumoxidschicht
    SE, SE1 Abschirmelektrode
    SP Trägerelemente vom MS, angeschlossen an LNb
    ST Belastung
    WR1 Drähte
    WR2 Drähte

Claims (4)

  1. Beschleunigungssensor, der Folgendes umfasst: – ein Halbleitersubstrat (SB), das mit einem Beschleunigungserfassungsabschnitt versehen ist, wobei der Beschleunigungserfassungsabschnitt ein bewegliches Teil (MS) zur Erfassung einer Beschleunigung aufweist; – eine auf einer Fläche des Halbleitersubstrats (SB) vorgesehene Abdeckung (CA, CA1), wobei die Abdeckung eine Decke und mindestens eine Wand umfasst, um einen Bewegungsraum für das bewegliche Teil (MS) zu bilden und den Bewegungsraum hermetisch abzuschließen; und – einen belastungsdämpfenden Abschnitt (CN1, GR, FR, CA1a), um eine Belastung zu dämpfen, mit der die Abdeckung beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung eine Abdeckungsbasis (FD) umfasst, die zwischen mindestens einer Wand der Abdeckung (CA, CA1) und dem Halbleitersubstrat (SB) gehalten ist, und der belastungsdämpfende Abschnitt (CN1, GR, FR, CA1a) durch mindestens eine Nut (GR) gebildet ist, die auf mindestens einer Seitenfläche der Abdeckungsbasis (FD) vorgesehen ist.
  2. Beschleunigungssensor, der Folgendes umfasst: – ein Halbleitersubstrat (SB), das mit einem Beschleunigungserfassungsabschnitt versehen ist, wobei der Beschleunigungserfassungsabschnitt ein bewegliches Teil (MS) zur Erfassung einer Beschleunigung aufweist; – eine auf einer Fläche des Halbleitersubstrats (SB) vorgesehene Abdeckung (CA, CA1), wobei die Abdeckung eine Decke und mindestens eine Wand umfasst, um einen Bewegungsraum für das bewegliche Teil (MS) zu bilden und den Bewegungsraum hermetisch abzuschließen; und – einen belastungsdämpfenden Abschnitt (CN1, GR, FR, CA1a), um eine Belastung zu dämpfen, mit der die Abdeckung beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der belastungsdämpfende Abschnitt durch einen Schaumharzüberzug (FR) gebildet ist, der das Halbleitersubstrat und die Abdeckung bedeckt, wobei der Schaumharzüberzug einen niedrigeren Elastizitätsmodul aufweist als die Abdeckung.
  3. Beschleunigungssensor, der Folgendes umfasst: – ein Halbleitersubstrat (SB), das mit einem Beschleunigungserfassungsabschnitt versehen ist, wobei der Beschleunigungserfassungsabschnitt ein bewegliches Teil (MS) zur Erfassung einer Beschleunigung aufweist; – eine auf einer Fläche des Halbleitersubstrats (SB) vorgesehene Abdeckung (CA, CA1), wobei die Abdeckung eine Decke und mindestens eine Wand umfasst, um einen Bewegungsraum für das bewegliche Teil (MS) zu bilden und den Bewegungsraum hermetisch abzuschließen; und – einen belastungsdämpfenden Abschnitt (CN1, GR, FR, CA1a), um eine Belastung zu dämpfen, mit der die Abdeckung beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der belastungsdämpfende Abschnitt durch eine Stütze (CA1a) zwischen einem Teil der Decke der Abdeckung und der Fläche des Halbleitersubstrats gebildet ist.
  4. Beschleunigungssensor nach Anspruch 3, bei dem das bewegliche Teil ein Loch (OP2) umfasst, durch welches die Stütze hindurchdringt, ohne das bewegliche Teil zu berühren.
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