(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側のシリコン層（２）を備えた多層の基板（１）から成る力または加速度を測定するためのセンサであって、前記シリコン層から、力または加速度に基づいて移動する移動可能なエレメント（１０，１１，１２）が形成されており、前記上側の層（２）はその下に位置する層（４）に対して絶縁されており、電気的なリード（１６）が設けられている形式のものにおいて、
前記電気的なリード（１６）は前記上側のシリコン層（２）の上側に配置されており、かつ前記上側のシリコン層（２）は、該上側のシリコン層（２）を完全に貫通する絶縁溝（１５）を有しており、該絶縁溝（１５）は充填されており、かつ前記上側の層（２）において相互に絶縁されることにより、個々の領域が形成されており、かつ前記電気的なリード（１６）によって、前記シリコン層（２）の２つの相互に絶縁されている領域間の絶縁溝（１５）が橋絡されている
ことを特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記上側のシリコン層（２）は、その下に位置する層（４）に対してｐｎ接合によって絶縁されている
請求項１記載のセンサ。
【請求項３】
前記上側の層（２）と前記その下に位置する層（４）との間に、絶縁層（３）が設けられている
請求項１記載のセンサ。
【請求項４】
前記絶縁溝（１５）には、誘電体、例えば酸化シリコンおよびポリシリコンが充填されている
請求項１から３までのいずれか１項記載のセンサ。
【請求項５】
前記絶縁溝（１５）には、誘電体、例えば酸化シリコンが充填されている
請求項１から３までのいずれか１項記載のセンサ。
【請求項６】
導体路交差体（クロシング）（２）が設けられており、かつ該導体路交差体（２）に所属する領域（２１）は、前記上側のシリコン層（２）の該領域（２１）以外の部分から絶縁されており、かつ該絶縁されている領域（２１）は少なくとも２つの接点を有しており、該接点のところでそれぞれ、１つの導体路（１６）が前記絶縁されている領域（２１）上に直接載置されておりかつさらに、前記接点（２２）間に１つの導体路（１６）が配置されており、該導体路は表面絶縁層（１８）によって前記絶縁されている領域（２１）に対して絶縁されている
請求項１から５までのいずれか１項記載のセンサ。
【請求項７】
前記移動するエレメントはサイズモ質量系（１０）を有しており、かつ該サイズモ質量系（１０）は撓みばね（１２）に移動可能に懸架されており、前記サイズモ質量系（１０）に移動可能な電極（１１）が固定されておりかつ該移動可能な電極に対向して定置の電極（１４）が配置されており、かつ前記撓みばね（１２）の撓み強度は、加速の際に、前記移動可能な電極（１１）と前記定置の電極（１４）との間の間隔が変化するように選定されており、かつ前記移動可能な電極（１１）および前記定置の電極（１４）は相互に絶縁されている
請求項１から６までのいずれか１項記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、上側のシリコン層を備えた多層の基板から成る力または加速度を測定するためのセンサであって、前記シリコン層から、力または加速度に基づいて移動する移動可能なエレメントの構造が形成されており、前記上側の層はその下に位置する層に対して絶縁されており、電気的なリードが設けられている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＷＯ９２／０３７４０から既に、多層の基板から形成されている構造の加速度センサが公知である。このために板状のシリコン基板上にポリシリコン層が被着されており、そこから移動可能なエレメント構造が形成されている。板状のシリコン基板に導入されたドーピング材料によって移動可能なエレメントへの電気的なリードが設けられる。上側のポリシリコン層は、ｐｎ接合によってその下に位置するシリコン基板に対して絶縁されている。
【０００３】
【発明の課題】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式のセンサにおいて、センサの個々の領域の低抵抗の接触接続が特別簡単な手段によって実現されるようにすることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明によれば請求項１の上位概念に記載のセンサから出発して、電気的なリードは上側のシリコン層の上側に配置されており、かつ上側のシリコン層は、該上側のシリコン層を完全に貫通する絶縁溝を有しており、該絶縁溝は充填されておりかつ上側の層の個々の領域は相互に絶縁されておりかつ電気的なリードによって、シリコン層の２つの相互に絶縁されている領域間の絶縁溝が橋絡されているようにしたことによって解決される。
【０００５】
個々の領域相互の絶縁特性は特別申し分ない。
【０００６】
その他の請求項に記載の構成によって、請求項１に記載のセンサの有利な実施例および改良例が可能である。特別簡単な構成は、上側のシリコン層と下側のシリコン層との間のｐｎ接合による障壁層絶縁から出発している。個々のセンサ領域相互の特別申し分ない絶縁は、シリコン層間の誘電体中間層の使用によって実現される。絶縁溝には、ポリシリコンおよび誘電体または誘電体のみを充填することができる。
【０００７】
【実施例】
次に本発明を図示の実施例につき図面を用いて詳細に説明する。
【０００８】
図１には、本発明のセンサの平面図が示されている。図２および図３にはそれぞれ、図１の線II−IIおよび線III−IIIに沿って切断して見た断面が示されている。センサの構造は、成層板１から形成されている。図２および図３から見ることができるように、成層板１は、上側のシリコン層２、その下の絶縁層３およびシリコン基板４を有している。サイズモ質量系１０およびそこに懸架されている移動可能な電極１１を有する移動可能なエレメントの構造は、上側のシリコン層２から形成されている。サイズモ質量系１０は、支承ブロック１３に撓みばね１２を介して懸架されている。定置の電極１４は、移動可能な電極１１に対向配置されている。移動可能な電極１１および撓みばね１２を有するサイズモ質量系１０はシリコン基板４からエッチング（腐食除去）１７によってから形成され、その結果上記のエレメントは基板４に対して相対的に移動することができる。この場合、撓みばね１２の薄い厚みを考慮して、サイズム質量系１０は、基板４の表面に平行である加速度によって移動することができる。定置の電極４の厚みは、上記エレメントが加速度によってほんの僅かな程度だけずらされ得るように選定されている。
【０００９】
センサの個々の構成部分は相互に絶縁されている。上側の層から形成されているエレメントのすべては、上側のシリコン層２とシリコン基板４との間に配置されている絶縁層３を用いて基板４から絶縁されている。さらに、上側の層２に、上側のシリコン層１を完全に貫通している溝１５が形成されている。これら絶縁溝１５は、個々のセンサ領域の、その他の領域からの絶縁を実現する。図１の平面図からわかるように、支承ブロック１３は、絶縁溝１５によって完全に取り囲まれており、その結果支承ブロックはその他のセンサ構成部分から絶縁されている。さらに、定置の電極１４それぞれの懸架部は、絶縁溝１５によって完全に取り囲まれている。したがって、移動可能なエレメント、すなわちサイズモ質量系１０、移動可能な電極１１および撓みばね１２は、センサのその他の構成部分のすべてから完全に絶縁されている。さらに、それぞれの定置の電極１４は、すべてのその他のセンサ構成部分から電気的に絶縁されている。センサの個々の構成部分は、金属または別の適当な導電材料、例えばポリシリコンら成る導体路１６によって電気的に接続されている。さらに、表面絶縁層１８が、導体路１６を上側のシリコン層２から絶縁するために設けられている。この表面絶縁層１８は、図１には簡単にする理由から図示されていない。導体路１６が上側のシリコン層２のシリコンと接触する個所には絶縁層１８は設けられていないので、これらの個所では、導体路１６とシリコンとの直接的な接触が行われている。
【００１０】
定置の電極１４および移動可能な電極１１によって、多数の個々のコンデンサが形成され、その容量は、サイズモ質量系１０の振れによって変化する。定置の電極１４は、導体路１６によって、前以て決められた加速方向に対して容量の増加をもたらすコンデンサすべてが並列に接続されるように相互接続されている。前以て決められた加速方向に対して容量の低下をもたらすコンデンサすべては同じく相応に並列に接続されている。
【００１１】
そこで４つの移動可能な電極１１が懸架されている、４つの支承ブロック１３およびサイズモ質量系１０は、図１の平面図において見て取ることができる。しかし、移動可能な電極１１の任意の所望の多重配置が考えられる。さらに、サイズモ質量系１０は任意の別の所望の形状において構成することができる。定置の電極１４の別の配置構成および相互接続も同様に可能である。例えば、定置の電極を撓みばね１２に対向して配置することもできる。
【００１２】
図２には、移動するエレメントの下方のアンダカット部１７が示されている。腐食除去部１７はここでは、上側のシリコン層２とシリコン基板４との間に配置されている絶縁層３が腐食除去されていることで成る。絶縁層３によって、上側のシリコン層２の、シリコン基板４に対する特別良好な絶縁が実現される。それ故に上側のシリコン層２および下側のシリコン層４のそれぞれのドーピングは相互に無関係に選択することができる。しかしシリコン層２がシリコン層４上に直接載置されていることも可能である。この場合、シリコン層２の、シリコン基板４に対する絶縁は、障壁層絶縁、すなわち層間の相応のｐｎ接合によって行われる。その場合アンダカット部１７を発生するために、後に除去することができる１つの層のみが移動するセンサ構造の可能に設けられる。
【００１３】
絶縁溝１５は、上側のシリコン層２の上面から絶縁層３まで達している。絶縁溝１５には、絶縁溝１５によって絶縁される、上側のシリコン層２の２つの領域間の絶縁を補償する材料が充填されている。絶縁溝１５を形成するためにまず、上側のシリコン層２に溝が腐食形成される。それからこの溝には絶縁材料が充填される。このために溝の内側を酸化しかつそれからポリシリコンを充填することができる。その後酸化層によって絶縁作用が形成される。択一的に、溝を絶縁材料、例えば酸化シリコン、窒化シリコン、合成樹脂またはガラスによって完全に充填することができる。図２の断面図からわかるように、絶縁溝１５は上側のシリコン層２のシリコンと共通に、ここでは理想化して示されている滑らかな表面を形成している。滑らかで、連続している表面によって一層容易に、溝１５上の導体路を取り出して案内しかつこれにより上側のシリコン層２の種々の領域を所望通り導体路１６を介して接触接続することができるようになる。その際導体路１６の使用によって、個々の領域を特に低抵抗に相互に接続することができる。
【００１４】
絶縁溝１５は、導体路交差体（クロシング）２０を形成するためにも用いることができる。この形式の導体路交差体（クロシング）２０は、図１の平面図および図３の断面図に示されている。導体路交差体（クロシング）２０に対して、上側のシリコン層２の領域２１は絶縁溝１５によって完全に取り囲まれている。この領域２１の縁にそれぞれ接点２２が設けられており、この接点を介して領域２１は２つの導体路と接触接続される。２つの接点２２の間に、別の導体路１６が領域２１を介して導かれており、その際この導体路１６は層１８によって領域２１に対して絶縁されており、したがってこの構造は、導体路１６の下方でのトンネル形成ための利用することができる。このようにして導体路交差体（クロシング）２０が形成される。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、センサの個々の領域の低抵抗の接触接続が特別簡単な手段によって実現される。また、個々の領域相互の絶縁特性は特別申し分ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のセンサの平面図である。
【図２】  図１のセンサの断面図である。
【図３】  図１のセンサの別の断面図である。
【符号の説明】
１  多層基板、  ２  上側のシリコン層、  ３  絶縁層、  ４  シリコン基板、  １０  サイズモ質量系、  ５  絶縁溝、  １６  電気的なリード
【図１】
0003677082.tif 000002
【図２】
0003677082.tif 000003
【図３】
0003677082.tif 000004