[發(fā)明專利]用于制造壓阻的傳感器裝置的方法以及傳感器裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110167456.3
• 申請(qǐng)日: 2011-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN102336391A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A.法伊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號(hào): B81C1/00
• 分類號(hào): B81C1/00;B81B3/00;G01P15/09;G01L1/18
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 汲長(zhǎng)志;楊國(guó)治

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于制造用于慣性傳感器的壓阻的傳感器裝置的方法，該傳感器裝置具有質(zhì)量元件、基體部件以及連接該質(zhì)量元件與基體部件的起到壓阻作用的臂。本發(fā)明還涉及一種相應(yīng)的壓阻的傳感器裝置以及相應(yīng)的慣性傳感器。

背景技術(shù)

公開了用于慣性傳感器例如壓阻的加速度傳感器的壓阻的傳感器裝置-所謂的橫梁結(jié)構(gòu)-。該橫梁結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量元件（所謂的“振動(dòng)感應(yīng)的質(zhì)量”）、基體部件以及連接該質(zhì)量元件和基體部件的壓阻的臂（橫梁（den?Biegebalken））。

已知類型的具有這種傳感器裝置的壓阻的加速度傳感器是普遍的，相應(yīng)的質(zhì)量元件在作用的加速中在質(zhì)量元件和在傳感器內(nèi)部固定該裝置的基體部件之間的結(jié)構(gòu)化摻雜的并且構(gòu)造成所謂的橫梁的臂中引起機(jī)械應(yīng)力。在臂的結(jié)構(gòu)中在此形成的機(jī)械應(yīng)力通過壓阻效應(yīng)進(jìn)行測(cè)量。該臂的壓阻結(jié)構(gòu)的阻抗通常以全電橋連接來進(jìn)行電分析，也就是例如連在惠斯登電橋電路中。所求得的機(jī)械應(yīng)力可以在質(zhì)量元件的質(zhì)量已知時(shí)用于確定待決的加速度。

這種用于慣性傳感器例如旋轉(zhuǎn)率傳感器和加速度傳感器的壓阻的傳感器裝置（橫梁結(jié)構(gòu)）能夠基于共同的半導(dǎo)體基底進(jìn)行構(gòu)造。然而在此，具有質(zhì)量元件、基體部件以及連接該質(zhì)量元件和基體部件的臂的傳感器裝置大多數(shù)基于SOI技術(shù)（SOI：硅絕緣體技術(shù)）進(jìn)行制造并且不能集成到這種傳感器的電子線路裝置的集成線路（IC）的制造過程中。

發(fā)明內(nèi)容

按本發(fā)明的具有權(quán)利要求1中所述特征的方法提供了以下優(yōu)點(diǎn)，即該方法可以比較簡(jiǎn)單地實(shí)施并且能夠集成到這種傳感器的電子線路裝置的集成線路的制造過程中。按本發(fā)明設(shè)置以下制造步驟：（a）提供由用電絕緣層覆蓋的半導(dǎo)體基底構(gòu)成的預(yù)制品，該半導(dǎo)體基底具有摻雜區(qū)和非摻雜區(qū)或者以另一種形式摻雜的區(qū)域，其中所述預(yù)制品具有兩個(gè)區(qū)域，這兩個(gè)區(qū)域分別具有摻雜區(qū)域的兩個(gè)相互隔開的部分區(qū)域之一，（b）制造兩個(gè)穿過電絕緣層的缺口，其中第一缺口布置在摻雜區(qū)的第一部分區(qū)域中并且第二缺口布置在摻雜區(qū)的第二部分區(qū)域中，（c）制造穿過第一缺口直至摻雜區(qū)的第一觸點(diǎn)、穿過第二缺口直至摻雜區(qū)的第二觸點(diǎn)以及在電絕緣層上的從第一觸點(diǎn)至少延伸到第二部分區(qū)域上方的區(qū)域的導(dǎo)體電路，并且（d）通過局部的材料去除來分開所述兩個(gè)區(qū)域，除了兩個(gè)區(qū)域之間剩下的臂，其中所述臂具有在導(dǎo)體電路的區(qū)域內(nèi)兩個(gè)部分區(qū)域之間由摻雜材料構(gòu)成的接片、導(dǎo)體電路本身以及所述層的留在導(dǎo)體電路和接片之間的條帶。

所述制造方法的結(jié)果是形成了用于慣性傳感器的壓阻的傳感器裝置，其具有質(zhì)量元件、基體部件以及連接質(zhì)量元件和基體部件的起到壓阻作用的臂，其中所述傳感器裝置的這些組件由共同的半導(dǎo)體基底制成。該半導(dǎo)體基底具有摻雜區(qū)域，該摻雜區(qū)域作為接片從基體部件延伸到質(zhì)量元件并且設(shè)有電絕緣的層，在該層上所述導(dǎo)體電路同樣從基體部件延伸到質(zhì)量元件并且其中所述摻雜區(qū)和導(dǎo)體電路借助于第一觸點(diǎn)通過質(zhì)量元件中的第一缺口相互進(jìn)行電接觸。所述傳感器裝置的范圍尤其小于100μm。這種裝置的一個(gè)臂、然而優(yōu)選這種裝置的多個(gè)臂在慣性傳感器的內(nèi)部連接在電橋電路（例如惠斯登電橋）中。

在本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)計(jì)方案中提出，借助于至少一個(gè)蝕刻過程進(jìn)行材料去除。分離步驟的局部的材料去除例如能夠通過掩膜蝕刻方法實(shí)現(xiàn)。在掩膜蝕刻方法中尤其借助于掩膜遮蓋所產(chǎn)生的臂、質(zhì)量元件以及基體部件的區(qū)域。所述蝕刻優(yōu)選是干蝕刻，尤其是去除材料的、支持等離子的、氣體化學(xué)的干蝕刻，這種干蝕刻特別在工業(yè)上用在半導(dǎo)體技術(shù)、微結(jié)構(gòu)工藝以及顯示技術(shù)中。口語也使用“等離子蝕刻”這個(gè)概念。由此，具體地指“化學(xué)干蝕刻”方法（CDE）。作為蝕刻氣體，人們優(yōu)選要么使用非稀釋的氟，要么使用氟－惰性氣體－混合物。非常常見的蝕刻氣體是六氟化硫（SF₆）。

尤其借助于各向異性以及各向同性的蝕刻過程構(gòu)成的組合來實(shí)現(xiàn)材料去除。這例如是挖溝過程（Trenchprozess）和純粹的SF₆蝕刻構(gòu)成的組合。在此，挖溝過程是反應(yīng)的離子蝕刻的過程。

在此，“各向異性的蝕刻”理解為微工藝的蝕刻方法，其中沿深度的蝕刻明顯快于側(cè)面的蝕刻。

根據(jù)按本發(fā)明的方法的有利的設(shè)計(jì)方案規(guī)定，為了制造預(yù)制品首先局部地將半導(dǎo)體基底在其一個(gè)側(cè)面上進(jìn)行摻雜并且隨后在該側(cè)面的表面上設(shè)有電絕緣層。這種制造可以容易地用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的另一有利的設(shè)計(jì)方案規(guī)定，所述電絕緣層是介電層。

根據(jù)本發(fā)明的另一有利的設(shè)計(jì)方案規(guī)定，所述半導(dǎo)體基底是無犧牲層（opfenschichtfrei）的基底。尤其規(guī)定，所述半導(dǎo)體基底是硅基底。