DE102008041254B4

DE102008041254B4 - Beschleunigungssensor und Verfahren zur Herstellung eines Beschleunigungssensors

Info

Publication number: DE102008041254B4
Application number: DE102008041254.6A
Authority: DE
Inventors: Johannes Classen; Arnd Kaelberer; Patrick Wellner; Dietrich Schubert; Lars Tebje
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-08-14
Filing date: 2008-08-14
Publication date: 2022-10-27
Anticipated expiration: 2028-08-15
Also published as: DE102008041254A1

Abstract

Beschleunigungssensor (101, 102, 103, 104)mit einem Substrat, das ein Trägersubstrat (110), eine erste Oxidebene (120), eine Leiterbahnebene (130), eine zweite Oxidebene (140) und eine epitaktische Funktionsebene (150) umfasst,einem beweglichen Element (160, 165, 260, 265), das eine seismische Masse (161, 166, 261) umfasst und durch ein Federelement (170, 270, 275) beweglich mit dem Substrat verbunden ist,sowie einer unteren Gegenelektrode (200, 210, 300, 310), wobei dasFederelement (170, 270, 275) in der Leiterbahnebene (130),die seismische Masse (161, 166, 261) in der epitaktischen Funktionsebene (150)und die untere Gegenelektrode (200, 210, 300, 310) im Trägersubstrat (110) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungssensor und ein Verfahren zur Herstellung eines Beschleunigungssensors.
Stand der Technik
Im Stand der Technik sind mikromechanische Beschleunigungssensoren zur kapazitiven Detektion von senkrecht zu einer Waferebene (z-Richtung) des Beschleunigungssensor wirkenden Beschleunigung bekannt. Solche Beschleunigungssensoren basieren auf einem Feder-Masse-Prinzip. Der Beschleunigungssensor weist eine über Federn beweglich aufgehängte seismische Masse auf. Die seismische Masse bildet einen Plattenkondensator mit einer oder mehreren auf dem Substrat des Beschleunigungssensors fixierten Gegenelektroden. Eine an der seismischen Masse angreifende Beschleunigung bewirkt eine Auslenkung oder Verkippung der seismischen Masse, wodurch sich der Abstand zwischen der seismischen Masse und den auf dem Substrat fixierten Gegenelektroden ändert, was zu einer messbaren Änderung der Kapazität des durch die seismische Masse und die Gegenelektroden gebildeten Plattenkondensators führt.
Es ist bekannt, die seismische Masse und die Federn eines Beschleunigungssensors aus einer epitaktisch aufgewachsenen Siliziumschicht und die Gegenelektroden in einer in z-Richtung darunter liegenden Leiterbahnebene aus vergrabenem Polysilizium zu erzeugen. Da die Federn und die seismische Masse dieser Beschleunigungssensoren aus derselben Schicht hergestellt werden, weisen sie dieselbe Dicke auf. Wegen Begrenzungen der lateralen Ausdehnung von Federn und seismischer Masse ist es schwierig, weiche Federn mit einer großen seismischen Masse zu kombinieren. Dadurch ist die Empfindlichkeit dieser Beschleunigungssensoren begrenzt. Zudem wird die Auslenkung oder Verkippung der seismischen Masse lediglich über in der unterhalb der seismischen Masse angeordneten Leiterbahnebene vorgesehene Gegenelektroden detektiert, während oberhalb des Feder-Masse-Systems keine Detektionsmittel vorgesehen sind.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Beschleunigungssensor bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch einen Beschleunigungssensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.
Erfindungsgemäß weist ein Beschleunigungssensor ein Substrat auf, das ein Trägersubstrat, eine erste Oxidebene, eine Leiterbahnebene, eine zweite Oxidebene und eine epitaktische Funktionsebene umfasst. Der Beschleunigungssensor weist weiter ein bewegliches Element auf, das eine seismische Masse umfasst und durch ein Federelement beweglich mit dem Substrat verbunden ist. Außerdem weist der Beschleunigungssensor eine untere Gegenelektrode auf. Dabei sind das Federelement in der Leiterbahnebene, die seismische Masse in der epitaktischen Funktionsebene und die untere Gegenelektrode im Trägersubstrat vorgesehen.
Dieser Beschleunigungssensor ermöglicht es, ein dünnes Federelement mit einer dicken seismischen Masse zu kombinieren. Dies erlaubt die Realisierung eines hochsensiblen Beschleunigungssensors auf kleiner Fläche.
In einer Ausführungsform wird die untere Gegenelektrode durch einen n-dotierten Bereich des Trägersubstrats gebildet, der von einem p-dotierten Bereich des Trägersubstrats umschlossen ist, der wiederum von einem n-dotierten Bereich des Trägersubstrats umschlossen ist.
In einer anderen Ausführungsform wird die untere Gegenelektrode durch einen p-dotierten Bereich des Trägersubstrats gebildet, der von einem n-dotierten Bereich des Trägersubstrats umschlossen ist, der wiederum von einem p-dotierten Bereich des Trägersubstrats umschlossen ist.
In einer weiteren Ausführungsform wird die untere Gegenelektrode durch einen Abschnitt des Trägersubstrats gebildet, der durch einen oder mehrere Isolationsgräben vom übrigen Trägersubstrat isoliert ist.
Dabei wird die untere Gegenelektrode bevorzugt über eine Durchkontaktierung auf der Rückseite des Trägersubstrats kontaktiert.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die untere Gegenelektrode über einen Kontakt zur Leiterbahnebene kontaktiert.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist in der epitaktischen Funktionsebene eine obere Gegenelektrode vorgesehen. Dadurch werden bei vorgegebener lateraler Ausdehnung des Beschleunigungssensors größere Kapazitäten der durch das bewegliche Element und die Gegenelektroden gebildeten Kondensatoren ermöglicht, wodurch sich die Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors erhöht.
Bevorzugt sind die untere Gegenelektrode und die obere Gegenelektrode derart mit einer Auswertelektronik verbunden, dass eine differentielle Detektion einer Auslenkung des beweglichen Elements ermöglicht wird. Dadurch lässt sich die Genauigkeit des Beschleunigungssensors erhöhen.
In einer Weiterbildung sind mehrere obere Gegenelektroden vorgesehen. In einer anderen Weiterbildung sind mehrere untere Gegenelektroden vorgesehen.
Gemäß einer Ausführungsform des Beschleunigungssensors ist das Federelement eine in eine Richtung senkrecht zum Trägersubstrat dehnbare Biegefeder, die eine translatorische Auslenkung des beweglichen Elements ermöglicht.
Gemäß einer anderen Ausführungsform des Beschleunigungssensors ist das Federelement eine Torsionsfeder, die ein Verkippen des beweglichen Elements ermöglicht.
Zweckmäßig sind dabei zwei untere Gegenelektroden und zwei obere Gegenelektroden vorgesehen, wobei je eine untere Gegenelektrode mit je einer oberen Gegenelektrode elektrisch verbunden ist. Dies führt zu hohen Kapazitäten der durch das bewegliche Element und die Gegenelektroden gebildeten Kondensatoren, was die Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors erhöht, und ermöglicht eine differentielle Detektion einer Verkippung des beweglichen Elements.
In einer alternativen Ausgestaltung ist das Torsionsfederelement in der Leiterbahnebene und in der epitaktischen Funktionsebene vorgesehen. Dies erhöht die Biegesteifigkeit des Federelements und führt zu einer geringeren Störanfälligkeit des Beschleunigungssensors.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Beschleunigungssensors umfasst erfindungsgemäß Schritte zum Bereitstellen eines Trägersubstrats, zum Erzeugen einer unteren Gegenelektrode im Trägersubstrat, zum Abscheiden einer ersten Oxidebene auf dem Trägersubstrat, zum Abscheiden einer Leiterbahnebene auf der ersten Oxidebene, zum Strukturieren der Leiterbahnebene, um ein Federelement und einen unteren Massenteil festzulegen, zum Abscheiden einer zweiten Oxidebene auf der Leiterbahnebene, zum Strukturieren der zweiten Oxidebene, um den unteren Massenteil teilweise freizulegen, zum Abscheiden einer epitaktischen Funktionsebene auf der zweiten Oxidebene, zum Strukturieren der epitaktischen Funktionsebene, um vertikale Gräben zu erzeugen und zum teilweisen Herauslösen der ersten Oxidebene und der zweiten Oxidebene, um einen unteren Hohlraum zwischen dem Trägersubstrat und dem unteren Massenteil und einen oberen Hohlraum zwischen dem unteren Massenteil und der epitaktischen Funktionsebene zu erzeugen.
Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, nach dem Abscheiden der ersten Oxidebene einen weiteren Verfahrensschritt zum Strukturieren der ersten Oxidebene auszuführen, um die untere Gegenelektrode teilweise freizulegen.
Eine andere Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass zum Erzeugen der unteren Gegenelektrode im Trägersubstrat ein von einem p-dotierten Bereich umgebener n-dotierter Bereich im Trägersubstrat erzeugt wird.
Eine alternative Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass zum Erzeugen der unteren Gegenelektrode im Trägersubstrat ein von einem n-dotierten Bereich umgebener p-dotierter Bereich im Trägersubstrat erzeugt wird.
Eine weitere alternative Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass zum Erzeugen der unteren Gegenelektrode im Trägersubstrat ein Bereich des Trägersubstrats durch einen oder mehrere Isolationsgräben von einem übrigen Bereich des Trägersubstrats elektrisch isoliert wird.
Bevorzugt wird hierbei nach dem Erzeugen der unteren Gegenelektrode eine Durchkontaktierung auf der Rückseite des Trägersubstrats erzeugt.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Beschleunigungssensors;
2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Beschleunigungssensors;
3 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Beschleunigungssensors;
4 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines Beschleunigungssensors;
5a zeigt eine schematische Darstellung eines beweglichen Elements in einer ersten Ausführungsform;
5b zeigt eine schematische Darstellung eines beweglichen Elements in einer zweiten Ausführungsform;
6 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines beweglichen Elements;
7a bis 7k zeigen in schematischer Darstellung unterschiedliche Prozessschritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Beschleunigungssensors.

Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einen Beschleunigungssensor 101 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Der Beschleunigungssensor 101 ist aus einem Substrat gefertigt, das in einer z-Richtung aufeinanderfolgend ein Trägersubstrat 110, eine erste Oxidebene 120, eine Leiterbahnebene 130, eine zweite Oxidebene 140 und eine epitaktische Funktionsebene 150 umfasst. Das Trägersubstrat 110 kann beispielsweise ein Siliziumsubstrat sein. Die erste Oxidebene 120 kann beispielsweise aus einem Siliziumoxid oder einem anderen Material bestehen, das selektiv herausgeätzt werden kann. Die erste Oxidebene 120 kann beispielsweise epitaktisch auf dem Trägersubstrat 110 abgeschieden worden sein. Die Leiterbahnebene 130 besteht aus einem leitfähigen Material, beispielsweise aus polykristallinem Silizium (Polysilizium). Die Leiterbahnebene 130 kann beispielsweise epitaktisch auf der ersten Oxidebene 120 abgeschieden worden sein. Die zweite Oxidebene 140 kann beispielsweise aus einem Siliziumoxid oder einem anderen Material, das sich selektiv herauslösen lässt, bestehen. Die zweite Oxidebene 140 kann beispielsweise epitaktisch auf der Leiterbahnebene 130 abgeschieden worden sein. Die zweite Oxidebene 140 kann aus dem gleichen Material wie die erste Oxidebene 120 oder aus einem anderen material bestehen. Die erste Oxidebene 120 und die zweite Oxidebene 140 können in z-Richtung eine vergleichbare Dicke aufweisen. Die epitaktische Funktionsebene 150 kann beispielsweise aus Silizium bestehen. Die epitaktische Funktionsebene 150 kann beispielsweise epitaktisch auf der zweiten Oxidebene 140 abgeschieden worden sein. Die Leiterbahnebene 130 kann in z-Richtung eine geringere Dicke als die epitaktische Funktionsebene 150 aufweisen.
Der Beschleunigungssensor 101 der 1 umfasst ein bewegliches Element 160. Das bewegliche Element 160 kann auch als Trampolin bezeichnet werden und ist in z-Richtung beweglich. In lateraler Richtung, also senkrecht zur z-Richtung, kann das bewegliche Element 160 beispielsweise eine rechteckige oder runde Grundform aufweisen.
Das bewegliche Element 160 umfasst einen unteren Massenteil 162, ein Verbindungsstück 163 und eine seismische Masse 161. Der untere Massenteil 162 ist in z-Richtung in der Leiterbahnebene 130 angeordnet und besteht aus dem gleichen Material wie die Leiterbahnebene 130. Das Verbindungsstück 163 ist in z-Richtung in der Ebene der zweiten Oxidebene 140 angeordnet und besteht aus dem gleichen Material wie die epitaktische Funktionsebene 150. Die seismische Masse 161 ist in z-Richtung in der Ebene der epitaktischen Funktionsebene 150 angeordnet und besteht aus dem gleichen Material wie die epitaktische Funktionsebene 150.
In z-Richtung unterhalb des unteren Massenteils 162 des beweglichen Elements 160 ist ein Teil der ersten Oxidebene 120 entfernt worden, so dass ein unterer Hohlraum 240 gebildet ist. In lateraler Richtung neben dem unteren Massenteil 162 ist ein Teil der Leiterbahnebene 130 entfernt worden, um den unteren Massenteil 162 und zwei Federelemente 170 zu erzeugen. Der untere Massenteil 162 ist lediglich über die beiden Federelemente 170 mit dem übrigen Bereich der Leiterbahnebene 130 verbunden. Es können aber auch mehr als zwei Federelemente 170 vorgesehen sein. Die Federelemente 170 sind als in der Ebene der Leiterbahnebene 130 liegende Biegefedern ausgebildet, die in z-Richtung dehnbar, in lateraler Richtung jedoch steif sind. Die Federelemente 170 können beispielsweise aus in der Ebene der Leiterbahnebene 130 verlaufenden Balken aus dem gleichen Material wie die Leiterbahnebene 130 bestehen.
In lateraler Richtung neben dem Verbindungsstück 163 ist ein Teil der zweiten Oxidebene 140 entfernt worden, um einen oberen Hohlraum 241 zu bilden. Der obere Hohlraum 241 umgibt das Verbindungsstück 163. Die seismische Masse 161 ist über ein oder mehrere in z-Richtung durch die epitaktische Funktionsebene 150 verlaufende vertikale Gräben 242 von der umgebenden epitaktischen Funktionsebene 150 getrennt. Durch den unteren Hohlraum 240, den oberen Hohlraum 241 und die vertikalen Gräben 242 ist das bewegliche Element 160 vom umgebenden Substrat des Beschleunigungssensors 101 getrennt und lediglich über die Federelemente 170 mit dem umgebenden Substrat des Beschleunigungssensors 101 verbunden.
In z-Richtung unterhalb des beweglichen Elements 160 ist im Trägersubstrat 110 eine Gegenelektrode 200 vorgesehen. Die Gegenelektrode 200 ist als pn-Wanne ausgebildet. Unterhalb der dem unteren Hohlraum 240 zugewandten Oberfläche des Trägersubstrats 110 ist das Trägersubstrat 110 stark n-dotiert und bildet einen n-dotierten Bereich 182. In z-Richtung nach unten und in lateraler Richtung zur Seite hin ist der n-dotierte Bereich 182 von einem p-dotierten Bereich 181 des Trägersubstrats 110 umgeben. Der p-dotierte Bereich 181 ist wiederum in z-Richtung nach unten und in lateraler Richtung zur Seite hin von einem n-dotierten Bereich 180 des Trägersubstrats 110 umgeben. Insgesamt bildet der p-dotierte Bereich 181 eine von dem n-dotierten Bereich 180 umgebene Wanne im Trägersubstrat 110. Der n-dotierte Bereich 182 bildet eine durch den p-dotierten Bereich 181 umgebene Wanne im Trägersubstrat 110 und grenzt an den unteren Hohlraum 240 an. Der n-dotierte Bereich 180 bildet die leitfähige Gegenelektrode 200. In einer alternativen Ausführungsform können der Bereich 180 als p-dotierter Bereich, der Bereich 181 als n-dotierter Bereich und der Bereich 182 als p-dotierter Bereich ausgeführt werden.
In lateraler Richtung neben dem beweglichen Element 160 und dem unteren Hohlraum 240 ist ein Kontakt 190 vorgesehen, der eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterbahnebene 130 und der Gegenelektrode 200 herstellt. Der Kontakt 190 besteht aus dem gleichen Material wie die Leiterbahnebene 130 und erstreckt sich von der Leiterbahnebene 130 durch die erste 0-xidebene 120 bis zur Gegenelektrode 200 im Trägersubstrat 110. Über den Kontakt 190 ist die Gegenelektrode 200 elektrisch mit einer in der Leiterbahnebene 130 verlaufenden Leiterbahn verbunden.
Das bewegliche Element 160 und die Gegenelektrode 200 bilden einen Kondensator, dessen Kapazität vom Abstand des beweglichen Elements 160 von der Gegenelektrode 200 abhängt. Eine in z-Richtung auf den Beschleunigungssensor 101 wirkende Beschleunigung führt zu einer in z-Richtung an der seismischen Masse 161 angreifenden Kraft. Dadurch werden die Federelemente 170 in z-Richtung gedehnt und das bewegliche Element 160 in z-Richtung ausgelenkt. Hierdurch ändert sich der Abstand zwischen dem beweglichen Element 160 und der Gegenelektrode 200, wodurch die Kapazität des von beweglichem Element 160 und Gegenelektrode 200 gebildeten Kondensators sich ändert. Diese Kapazitätsänderung ist umso größer, je größer die auf den Beschleunigungssensor 101 wirkende Beschleunigung ist. Die Kapazitätsänderung lässt sich mit einer mit dem Beschleunigungssensor 101 verbundenen Auswertelektronik erfassen.
2 zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einen Beschleunigungssensor 102 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Der Beschleunigungssensor 102 weist im Gegensatz zum in 1 gezeigten Beschleunigungssensor 101 keine Gegenelektrode 200 auf. Stattdessen ist im Trägersubstrat 110 des Beschleunigungssensors 102 eine Gegenelektrode 210 vorgesehen. Die Gegenelektrode 210 wird durch einen Abschnitt des Trägersubstrats 110 gebildet, der über eine oder mehrere Isolationsgräben 220 vom übrigen Bereich des Trägersubstrats 110 elektrisch isoliert ist.
Die Gegenelektrode 210 kann über eine Durchkontaktierung 211 auf der dem unteren Hohlraum 240 abgewandten Rückseite des Trägersubstrats 110 kontaktiert werden. Ein möglicher Aufbau der Durchkontaktierung 211 ist dem Fachmann beispielsweise aus der DE 10 2004 038 187 A1 geläufig. Die Gegenelektrode 210 kann zusätzlich über den Kontakt 190 leitfähig mit einer in der Leiterbahnebene 130 vorgesehenen Leiterbahn verbunden sein. Die Durchkontaktierung 211 oder der Kontakt 190 können wahlweise auch entfallen, so dass lediglich die jeweils andere leitfähige Verbindung zur Gegenelektrode 210 zur Verfügung steht.
Der übrige Aufbau des Beschleunigungssensors 102 aus 2 entspricht dem des Beschleunigungssensors 101 aus 1.
3 zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einen Beschleunigungssensor 103 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Im Vergleich zum Beschleunigungssensor 102 der 2 ist beim Beschleunigungssensor 103 das bewegliche Element 160 durch ein bewegliches Element 165 ersetzt. Außerdem weist der Beschleunigungssensor 103 eine zusätzliche obere Gegenelektrode 230 auf.
Das bewegliche Element 165 umfasst einen unteren Massenteil 162, der in z-Richtung in der Ebene der Leiterbahnebene 130 angeordnet ist, aus dem gleichen Material wie die Leiterbahnebene 130 besteht und über die Federelemente 170 mit den umgebenden Bereichen der Leiterbahnebene 130 verbunden ist. In z-Richtung oberhalb des unteren Massenteils 162 weist das bewegliche Element 165 ein Verbindungsstück 167 auf, das in z-Richtung in der Ebene der zweiten Oxidebene 140 angeordnet ist und aus dem gleichen Material wie die epitaktische Funktionsebene 150 besteht. Das Verbindungsstück 167 weist in lateraler Richtung eine geringere Ausdehnung als der untere Massenteil 162 auf. In z-Richtung oberhalb des Verbindungsstücks 167 weist das bewegliche Element 165 eine seismische Masse 166 auf, die in z-Richtung in der Ebene der epitaktischen Funktionsebene 150 angeordnet ist und aus dem gleichen Material wie die epitaktische Funktionsebene 150 besteht.
Die seismische Masse 166 ist in lateraler Richtung von einer oder mehreren oberen Gegenelektroden 230 umgeben. Die oberen Gegenelektroden 230 sind in z-Richtung in der Ebene der epitaktischen Funktionsebene 150 angeordnet und bestehen aus dem gleichen Material wie die epitaktische Funktionsebene 150. Die eine oder mehreren oberen Gegenelektroden 230 sind in z-Richtung oberhalb eines überstehenden Bereichs des unteren Massenteils 162 angeordnet und von diesem durch den oberen Hohlraum 241 getrennt. Die eine oder mehreren oberen Gegenelektroden 230 können beispielsweise durch einen oder mehrere Kontakte auf der dem oberen Hohlraum 241 abgewandten Oberfläche der epitaktischen Funktionsebene 150 kontaktiert werden.
Die eine oder mehreren oberen Gegenelektroden 230 bilden zusammen mit dem unteren Massenteil 162 des beweglichen Elements 165 einen ersten Kondensator, dessen Kapazität vom Abstand des unteren Massenteils 162 von den oberen Gegenelektroden 230 abhängt. Die im Trägersubstrat 110 angeordnete Gegenelektrode 210 bildet zusammen mit dem unteren Massenteil 162 des beweglichen Elements 165 einen zweiten Kondensator, dessen Kapazität vom Abstand des unteren Massenteils 162 von der Gegenelektrode 210 abhängt. Bei einer durch eine in z-Richtung wirkende Beschleunigung verursachten Auslenkung des beweglichen Elements 165 in z-Richtung ändern sich die Kapazitäten des ersten und des zweiten Kondensators mit entgegengesetztem Vorzeichen. Entfernt sich das bewegliche Element 165 beispielsweise vom Trägersubstrat 110, so nimmt die Kapazität des ersten Kondensators zu, die des zweiten Kondensators ab. Die Kapazitätsänderungen sind umso größer, je größer die Auslenkung des beweglichen Elements 165 ist. Die Kapazitätsänderungen lassen sich mittels einer mit dem Beschleunigungssensor 103 verbundenen Auswertelektronik differentiell auswerten. Die differentielle Auswertung ermöglicht eine Unterdrückung von Nullpunktabweichungen und erhöht damit die Genauigkeit des Beschleunigungssensors 103.
Die untere Gegenelektrode 210 des in 3 dargestellten Beschleunigungssensors 103 könnte auch durch eine durch eine pn-Wanne gebildete Gegenelektrode 200 wie beim Beschleunigungssensor 101 der 1 ersetzt werden.
4 zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einen Beschleunigungssensor 104 gemäß einer vierten Ausführungsform. Wie die Beschleunigungssensoren 101, 102, 103 der 1 bis 3 ist der Beschleunigungssensor 104 aus einem Ausgangsmaterial gefertigt, das in z-Richtung aufeinanderfolgend das Trägersubstrat 110, die erste Oxidebene 120, die Leiterbahnebene 130, die zweite Oxidebene 140 und die epitaktische Funktionsebene 150 umfasst.
Der Beschleunigungssensor 104 weist ein bewegliches Element 260 auf. 5a zeigt eine perspektivische Darstellung des beweglichen Elements 260. Das bewegliche Element 260 umfasst einen unteren Massenteil 262, der in der Ebene der Leiterbahnebene 130 angeordnet ist und aus dem gleichen Material wie die Leiterbahnebene 130 besteht. Der untere Massenteil 262 weist einen zentralen Balken auf, an dem beidseitig je ein T-förmiger Flügel angebracht ist. Der mittlere Balken jedes T-förmigen Flügels steht senkrecht auf dem zentralen Balken des unteren Massenteils 262. Über dem zentralen Balken des unteren Massenteils 262 ist ein Federelement 270 angeordnet, das in z-Richtung in der Ebene der zweiten Oxidebene 140 und der epitaktischen Funktionsebene 150 liegt und aus dem gleichen Material wie die epitaktische Funktionsebene 150 besteht. Beide Enden des zentralen Balkens des unteren Massenteils 262 sind über Befestigungspunkte 271 mit der ersten 0-xidebene 120 und dem Trägersubstrat 110 verbunden. Das Federelement 270 bildet eine Torsionsfeder, die eine Drehung des beweglichen Elements 260 um eine Torsionsachse 280 ermöglicht. Die Torsionsachse 280 ist innerhalb des Federelements 270 angeordnet und parallel zum zentralen Balken des unteren Massenteils 262 orientiert. Das bewegliche Element 260 kann deshalb auch als Wippe bezeichnet werden.
Einer der außen liegenden T-förmigen Flügel des unteren Massenteils 262 ist mit einer seismischen Masse 261 verbunden. Die seismische Masse ist in z-Richtung in der Ebene der zweiten Oxidebene 140 und der epitaktischen Funktionsebene 150 angeordnet und besteht aus dem gleichen Material wie die epitaktische Funktionsebene 150. Die seismische Masse 261 ist über dem Querbalken des T-förmigen Flügels angeordnet. Der untere Massenteil 262 und die seismische Masse 261 bilden gemeinsam das bewegliche Element 260, das über die Befestigungspunkte 271 befestigt ist. Die seismische Masse 261 bewirkt eine Ungleichverteilung der Masse des beweglichen Elements 260 in Bezug auf die Torsionsachse 280.
Im Trägersubstrat 110 des Beschleunigungssensors 104 der 4 sind eine erste untere Gegenelektrode 300 und eine zweite untere Gegenelektrode 310 angeordnet. Die erste untere Gegenelektrode 300 und die zweite untere Gegenelektrode 310 können wie die Gegenelektrode 200 in 1 als pn-Wanne oder wie die Gegenelektrode 210 der 2 als durch Isolationsgräben 220 vom übrigen Trägersubstrat 110 isolierte Bereiche des Trägersubstrats 110 ausgebildet sein. Die erste untere Gegenelektrode 300 und die zweite untere Gegenelektrode 310 befinden sich auf unterschiedlichen Seiten einer gedachten, in z-Richtung durch die Torsionsachse 280 verlaufenden Ebene. Die erste untere Gegenelektrode 300 befindet sich in z-Richtung unterhalb der Seite des beweglichen Elements 260, die eine geringere Masse aufweist. Die zweite untere Gegenelektrode 310 befindet sich in z-Richtung unterhalb der Seite des beweglichen Elements 260, die wegen der seismischen Masse 261 eine höhere Masse aufweist.
In der epitaktischen Funktionsebene 150 sind eine erste obere Gegenelektrode 320 und eine zweite obere Gegenelektrode 330 angeordnet und elektrisch von den umgebenden Bereichen der epitaktischen Funktionsebene 150 isoliert. Die erste obere Gegenelektrode 320 und die zweite obere Gegenelektrode 330 sind zu beiden Seiten einer gedachten, in z-Richtung durch die Torsionsachse 280 verlaufenden Ebene angeordnet. Die erste obere Gegenelektrode 320 ist oberhalb des Teils des beweglichen Elements 260 mit der geringeren Masse angeordnet und liegt damit in z-Richtung oberhalb der ersten unteren Gegenelektrode 300. Die zweite obere Gegenelektrode 330 ist oberhalb des Teils des beweglichen Elements 260 mit der größeren Masse angeordnet und liegt dadurch in z-Richtung oberhalb der zweiten unteren Gegenelektrode 310.
Der untere Massenteil 262 des beweglichen Elements 260 bildet mit der ersten unteren Gegenelektrode 300, der zweiten unteren Gegenelektrode 310, der ersten oberen Gegenelektrode 320 und der zweiten oberen Gegenelektrode 330 jeweils Kondensatoren, deren Kapazität vom Abstand des unteren Massenteils 262 von der jeweiligen Gegenelektrode 300, 310, 320, 330 abhängt. Eine auf den Beschleunigungssensor 104 in z-Richtung wirkende Beschleunigung ruft eine in z-Richtung an der seismischen Masse 261 angreifende Kraft hervor, die ein Drehmoment um die Torsionsachse 280 erzeugt. Da das Federelement 270 um die Torsionsachse 280 tordierbar ist, bewirkt das Drehmoment ein Verkippen des beweglichen Elements 260 um die Torsionsachse 280. Dadurch ändern sich die Abstände zwischen dem unteren Massenteil 262 des beweglichen Elements 260 und den vier Gegenelektroden 300, 310, 320, 330. Dadurch ändern sich die Kapazitäten der durch diese Gegenelektroden und den unteren Massenteil 262 gebildeten Kondensatoren, was ein Maß für die Größe der auf den Beschleunigungssensor 104 wirkenden Beschleunigung darstellt.
Die erste untere Gegenelektrode 300 und die zweite obere Gegenelektrode 330 können elektrisch miteinander verbunden werden, so dass die erste untere Gegenelektrode 300 und die zweite obere Gegenelektrode 330 gemeinsam einen ersten Kondensator mit dem unteren Massenteil 262 bilden. Die zweite untere Gegenelektrode 310 und die erste obere Gegenelektrode 320 können elektrisch miteinander verbunden werden, so dass die zweite untere Gegenelektrode 310 und die erste obere Gegenelektrode 320 mit dem unteren Massenteil 262 gemeinsam einen zweiten Kondensator bilden. Bei einer Verkippung des beweglichen Elements 260 um die Torsionsachse 280 ändern sich die Kapazitäten des ersten und des zweiten Kondensators mit umgekehrtem Vorzeichen. Dies ermöglicht eine differentielle Auswertung der Kapazitätsänderungen, wodurch sich Nullpunktsfehler herausheben und die Genauigkeit des Beschleunigungssensors 104 zunimmt.
5b zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines beweglichen Elements 263, das anstelle des beweglichen Elements 260 in einem Beschleunigungssensor wie dem Beschleunigungssensor 104 der 4 verwendet werden kann. Im Gegensatz zum beweglichen Element 260 der 5a sind beim beweglichen Element 263 der 5b die beiden Flügel des unteren Massenteils 262 C-förmig ausgebildet. Die beiden C-förmigen Flügel sind derart senkrecht an den zentralen Balken des unteren Massenteils 262 angesetzt, dass jeder der C-förmigen Flügel mit dem zentralen Balken des unteren Massenteils 262 einen Ring bildet. In der Ausführungsform der 5b ist der zentrale Balken des unteren Massenteils 262 über einen mittig angeordneten Befestigungspunkt 271 mit der ersten Oxidebene 120 und dem Trägersubstrat 110 verbunden. Der übrige Aufbau und die Funktionsweise des beweglichen Elements 263 entsprechen dem des beweglichen Elements 260 der 5a.
6 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines beweglichen Elements 265, das anstelle der beweglichen Elemente 260 oder 263 in einem Beschleunigungssensor wie dem Beschleunigungssensor 104 der 4 verwendet werden kann. Wie das bewegliche Element 260 der 5a umfasst das bewegliche Element 265 einen unteren Massenteil 262, der in der Ebene der Leiterbahnebene 130 angeordnet ist und aus dem gleichen Material wie die Leiterbahnebene 130 besteht. Auch das bewegliche Element 265 weist einen zentralen Balken auf, an dem beidseitig je ein T-förmiger Flügel angebracht ist. Der mittlere Balken jedes T-förmigen Flügels steht senkrecht auf dem zentralen Balken des unteren Massenteils 262. Wie beim beweglichen Element 260 ist auch beim beweglichen Element 265 der Querbalken eines der T-förmigen Flügel des unteren Massenteils 262 mit einer seismischen Masse 261 verbunden, die in der Ebene der zweiten Oxidebene 140 und der epitaktischen Funktionsebene 150 angeordnet ist und aus dem gleichen Material wie die epitaktische Funktionsebene 150 besteht.
Der zentrale Balken des unteren Massenteils 262 des beweglichen Elements 265 stellt ein Federelement 275 dar, das über einen rückwärtigen Befestigungspunkt 276 mit einem das bewegliche Element 265 umgebenden Bereich der Leiterbahnebene 130 verbunden ist. Das Federelement 275 ist um die innerhalb des Federelements 275 liegende Torsionsachse 280 tordierbar. Im Unterschied zum beweglichen Element 260 der 5a wird beim beweglichen Element 265 der 6 das Federelement 275 lediglich durch einen in der Leiterbahnebene 130 liegenden Teil des unteren Massenteils 262 gebildet. Dies hat zur Folge, dass das Federelement 275 der 6 weicher als das Federelement 270 der 5 ist, also eine geringere Rückstellkraft erzeugt. Damit lassen sich empfindlichere Beschleunigungssensoren konstruieren, die jedoch auch eine erhöhte Störanfälligkeit aufweisen können.
7a bis 7k zeigen unterschiedliche Prozessschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Beschleunigungssensors. Exemplarisch ist die Herstellung des in 3 gezeigten Beschleunigungssensors 103 dargestellt.
Wie in 7a gezeigt, ist der Ausgangspunkt der Bearbeitung das Trägersubstrat 110. Das Trägersubstrat 110 kann beispielsweise ein Siliziumsubstrat, beispielsweise ein Siliziumwafer sein. Zunächst wird das Trägersubstrat 110 mit einer oder mehreren Gegenelektroden 200 versehen. Dazu wird auf der Oberfläche des Trägersubstrats 110 eine pn-Wanne erzeugt, wie sie anhand von 1 beschrieben wurde. Verfahren zur Herstellung solcher pn-Wannen sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt und werden im Folgenden nicht beschrieben. Anstelle einer als pn-Wanne ausgebildeten Gegenelektrode 200 kann das Trägersubstrat 110 auch mit einer Gegenelektrode 210 versehen werden, die aus einem durch Isolationsgräben 220 vom übrigen Trägersubstrat 110 getrennten Bereich des Trägersubstrats 110 besteht und bereits anhand der 2 beschrieben wurde. In diesem Fall kann auch eine Durchkontaktierung 211 zur Kontaktierung der Gegenelektrode 210 auf der Rückseite des Trägersubstrats 110 vorgesehen werden. 7b zeigt das mit einer Gegenelektrode 200 versehene Trägersubstrat 110.
Im nächsten Verfahrensschritt wird die erste Oxidebene 120 auf das Trägersubstrat 110 aufgebracht. Die erste Oxidebene 120 kann beispielsweise aus Siliziumoxid bestehen und durch thermische Oxidation oder mit einem anderen Abscheideverfahren auf dem Trägersubstrat 110 abgeschieden werden. Das Ergebnis dieses Verarbeitungsschritts ist in 7c dargestellt.
Als nächstes wird die erste Oxidebene 120 strukturiert. In lateralen Bereichen, an denen sich später ein Kontakt 190 zur Kontaktierung der Gegenelektrode 200 befinden soll, wird die erste Oxidebene 120 lokal entfernt. Hierfür sind dem Fachmann verschiedene Möglichkeiten, beispielsweise Ätztechniken, geläufig. Wie 7d zeigt, weist die erste Oxidebene 120 nach der Bearbeitung eine Öffnung zur Gegenelektrode 200 auf.
Im folgenden Bearbeitungsschritt wird die Leiterbahnebene 130 auf die erste Oxidebene 120 aufgebracht. Die Leiterbahnebene 130 kann beispielsweise aus polykristallinem Silizium (Polysilizium) oder aus einem anderen leitfähigen Material bestehen. Die erste Leiterbahnebene 130 wird mit einem der gängigen Abscheideverfahren auf der ersten Oxidebene 120 aufgebracht. In lateralen Abschnitten, in denen die erste Oxidebene 120 im vorhergehenden Prozessschritt entfernt wurde, entsteht ein elektrischer Kontakt 190 zwischen der Gegenelektrode 200 und der Leiterbahnebene 130. Dies ist schematisch in 7e dargestellt.
Im nächsten Arbeitsschritt wird die Leiterbahnebene 130 strukturiert. Die Strukturierung kann beispielsweise durch lithographische Techniken und Ätzen erfolgen. Dabei werden Teile der Leiterbahnebene 130 entfernt, um den unteren Massenteil 162, die Federelemente 170 und beliebige Leiterbahnen zu erzeugen. Der untere Massenteil 162 kann beispielsweise eine rechteckige oder runde Grundform aufweisen. Der untere Massenteil 162 wird in lateraler Richtung so vollständig von den übrigen Bereichen der Leiterbahnebene 130 getrennt, dass er lediglich über die Federelemente 170 mit den übrigen Bereichen der Leiterbahnebene 130 in Kontakt steht. Das Ergebnis der Bearbeitung ist schematisch in 7f dargestellt.
Anschließend wird die zweite Oxidebene 140 auf die Leiterbahnebene 130 aufgebracht. Die zweite Oxidebene 140 kann aus demselben Material wie die erste Oxidebene 120 oder aus einem anderen Material bestehen. In lateralen Bereichen, in denen die Leiterbahnebene 130 selektiv entfernt worden ist, steht die zweite Oxidebene 140 in direktem Kontakt mit der ersten Oxidebene 130. Die zweite Oxidebene 140 kann nach dem Abscheiden planarisiert werden. Das Ergebnis dieses Prozessschrittes ist schematisch in 7g dargestellt.
Alsdann wird die zweite Oxidebene 140 strukturiert. Dazu wird ein Teil der zweiten Oxidebene 140 selektiv entfernt, um in z-Richtung oberhalb des unteren Massenteils 162 in der Leiterbahnebene 130 eine Öffnung in der zweiten Oxidebene 140 zu erzeugen. Die Strukturierung der zweiten Oxidebene 140 kann nach einem der gängigen Verfahren erfolgen. 7h zeigt das Ergebnis der Bearbeitung.
Im nächsten Prozessschritt wird die epitaktische Funktionsebene 150 auf der zweiten Oxidebene 140 abgeschieden. Die epitaktische Funktionsebene 150 kann beispielsweise aus Silizium bestehen. Die epitaktische Funktionsebene 150 kann beispielsweise epitaktisch auf der zweiten Oxidebene 140 aufgewachsen werden. In lateralen Bereichen, in denen die zweite Oxidebene 140 im vorgehenden Bearbeitungsschritt entfernt wurde, lagert sich die epitaktische Funktionsebene 150 direkt auf der Leiterbahnebene 130 ab. In der Öffnung oberhalb des unteren Massenteils 162 bildet sich dabei das Verbindungsstück 163. Nach dem Abscheiden kann die epitaktische Funktionsebene 150 noch planarisiert werden. Das Ergebnis dieses Prozessschrittes ist in 7i schematisch gezeigt.
Nun wird die epitaktische Funktionsebene 150 strukturiert. Dazu werden ein oder mehrere vertikale Gräben 242 in der epitaktischen Funktionsebene 150 erzeugt, die unterschiedliche laterale Abschnitte der epitaktischen Funktionsebene 150 voneinander trennen. Die vertikalen Gräben 242 können beispielsweise durch einen anisotropen Ätzprozess erzeugt werden. In z-Richtung oberhalb des unteren Massenteils 162 wird ein Bereich der epitaktischen Funktionsebene 150 freigelegt, der die seismische Masse 166 des beweglichen Elements 165 darstellt. In lateraler Richtung neben der seismischen Masse 166 werden eine oder mehrere obere Gegenelektroden 230 erzeugt. 7j stellt den nun erreichten Bearbeitungsstand schematisch dar.
Im folgenden Bearbeitungsschritt werden Teile der ersten 0-xidebene 120 und der zweiten Oxidebene 140 selektiv entfernt. Die teilweise Entfernung der ersten Oxidebene 120 und der zweiten Oxidebene 140 kann beispielsweise durch Ätzen mit einem gasförmigen Ätzmedium erfolgen, wobei das Ätzmedium durch die vertikalen Gräben 242 an der zweiten Oxidebene 140 und der ersten Oxidebene 120 angreift. Durch die Entfernung der ersten Oxidebene 120 entsteht ein unterer Hohlraum 240 zwischen der Gegenelektrode 200 im Trägersubstrat 110 und dem unteren Massenteil 162 in der Leiterbahnebene 130. Durch die teilweise Entfernung der zweiten Oxidebene 140 entsteht ein oberer Hohlraum 241, der das bewegliche Element 165 freilegt. Das bewegliche Element 165 ist nun lediglich noch über die Federelemente 170 mit dem umgebenden Substrat verbunden. Das Ergebnis dieses Bearbeitungsschritts ist schematisch in 7k dargestellt und entspricht dem bereits erläuterten Beschleunigungssensor 103 der 3.
Bezugszeichenliste

101: Beschleunigungssensor
102: Beschleunigungssensor
103: Beschleunigungssensor
104: Beschleunigungssensor
110: Trägersubstrat
120: erste Oxidebene
130: Leiterbahnebene
140: zweite Oxidebene
150: epitaktische Funktionsebene
160: bewegliches Element (Trampolin; breit)
161: seismische Masse (EP; Trampolin; breit)
162: unterer Massenteil (Trampolin)
163: Verbindungsstück
165: bewegliches Element (Trampolin; schmal)
166: seismische Masse (EP; Trampolin; schmal)
167: Verbindungsstück
170: Federelement (Biegefeder)
180: n-dotierter Bereich
181: p-dotierter Bereich
182: n⁺-dotierter Bereich
190: Kontakt
200: Gegenelektrode (Wannenmodell)
210: Gegenelektrode (Trenchmodell)
211: Durchkontaktierung
220: Isolationsgraben
230: Obere Gegenelektrode
240: Unterer Hohlraum
241: Oberer Hohlraum
242: Vertikaler Graben
260: bewegliches Element (Wippe; dicke Feder; seitliche Aufhängung)
261: seismische Masse (EP; Wippe)
262: unterer Massenteil (Wippe)
263: bewegliches Element (Wippe; dicke Feder; zentrale Aufhängung)
265: bewegliches Element (Wippe; dünne Feder)
270: Federelement (Torsionsfeder; VP+EP)
271: Befestigungspunkt
275: Federelement (Torsionsfeder; nur VP)
276: Befestigungspunkt
280: Torsionsachse
300: 1. untere Gegenelektrode
310: 2. untere Gegenelektrode
320: 1. obere Gegenelektrode
330: 2. obere Gegenelektrode

Claims

Beschleunigungssensor (101, 102, 103, 104) mit einem Substrat, das ein Trägersubstrat (110), eine erste Oxidebene (120), eine Leiterbahnebene (130), eine zweite Oxidebene (140) und eine epitaktische Funktionsebene (150) umfasst, einem beweglichen Element (160, 165, 260, 265), das eine seismische Masse (161, 166, 261) umfasst und durch ein Federelement (170, 270, 275) beweglich mit dem Substrat verbunden ist, sowie einer unteren Gegenelektrode (200, 210, 300, 310), wobei das Federelement (170, 270, 275) in der Leiterbahnebene (130), die seismische Masse (161, 166, 261) in der epitaktischen Funktionsebene (150) und die untere Gegenelektrode (200, 210, 300, 310) im Trägersubstrat (110) vorgesehen ist.
Beschleunigungssensor (101, 104) nach Anspruch 1, wobei die untere Gegenelektrode (200, 300, 310) durch einen n-dotierten Bereich (182) des Trägersubstrats (110) gebildet wird, der von einem p-dotierten Bereich (181) des Trägersubstrats (110) umschlossen ist, der wiederum von einem n-dotierten Bereich (180) des Trägersubstrats (110) umschlossen ist.
Beschleunigungssensor (101, 104) nach Anspruch 1, wobei die untere Gegenelektrode (200, 300, 310) durch einen p-dotierten Bereich des Trägersubstrats (110) gebildet wird, der von einem n-dotierten Bereich des Trägersubstrats (110) umschlossen ist, der wiederum von einem p-dotierten Bereich des Trägersubstrats (110) umschlossen ist.
Beschleunigungssensor (102, 103, 104) nach Anspruch 1, wobei die untere Gegenelektrode (210, 300, 310) durch einen Abschnitt des Trägersubstrats (110) gebildet wird, der durch ein oder mehrere Isolationsgräben (220) vom übrigen Trägersubstrat (110) isoliert ist.
Beschleunigungssensor (102, 103, 104) nach Anspruch 4, wobei die untere Gegenelektrode (210, 300, 310) über eine Durchkontaktierung (211) auf der Rückseite des Trägersubstrats (110) kontaktiert wird.
Beschleunigungssensor (101, 102, 103, 104) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die untere Gegenelektrode (200, 210, 300, 310) über einen Kontakt (190) zur Leiterbahnebene (130) kontaktiert wird.
Beschleunigungssensor (103, 104) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der epitaktischen Funktionsebene (150) eine obere Gegenelektrode (230, 320, 330) vorgesehen ist.
Beschleunigungssensor (103, 104) nach Anspruch 7, wobei die untere Gegenelektrode (200, 210, 300, 310) und die obere Gegenelektrode (230, 320, 330) derart mit einer Auswertelektronik verbunden sind, dass eine differentielle Detektion einer Auslenkung des beweglichen Elements (160, 165, 260, 265) ermöglicht wird.
Beschleunigungssensor (103, 104) nach Anspruch 7 oder 8, wobei mehrere obere Gegenelektroden (230, 320, 330) vorgesehen sind.
Beschleunigungssensor (101, 102, 103, 104) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere untere Gegenelektroden (200, 210, 300, 310) vorgesehen sind.
Beschleunigungssensor (101, 102, 103) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Federelement (170) eine in eine Richtung senkrecht zum Trägersubstrat (110) dehnbare Biegefeder ist, die eine translatorische Auslenkung des beweglichen Elements (160, 165) ermöglicht.
Beschleunigungssensor (104) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Federelement (270, 275) eine Torsionsfeder ist, die ein Verkippen des beweglichen Elements (260, 265) ermöglicht.
Beschleunigungssensor (104) nach Anspruch 12, wobei zwei untere Gegenelektroden (300, 310) und zwei obere Gegenelektroden (320, 330) vorgesehen sind, wobei je eine untere Gegenelektrode (300, 310) mit je einer oberen Gegenelektrode (330, 320) elektrisch verbunden ist.
Beschleunigungssensor (104) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei das Federelement (270) in der Leiterbahnebene (130) und in der epitaktischen Funktionsebene (150) vorgesehen ist.
Verfahren zur Herstellung eines Beschleunigungssensors (101, 102, 103, 104), das die folgenden Schritte umfasst: - Bereitstellen eines Trägersubstrats (110); - Erzeugen einer unteren Gegenelektrode (200, 210, 300, 310) im Trägersubstrat (110); - Abscheiden einer ersten Oxidebene (120) auf dem Trägersubstrat (110); - Abscheiden einer Leiterbahnebene (130) auf der ersten Oxidebene (120); - Strukturieren der Leiterbahnebene (130), um ein Federelement (170, 270, 275) und einen unteren Massenteil (162, 262) festzulegen; - Abscheiden einer zweiten Oxidebene (140) auf der Leiterbahnebene (130); - Strukturieren der zweiten Oxidebene (140), um den unteren Massenteil (162, 262) teilweise freizulegen; - Abscheiden einer epitaktischen Funktionsebene (150) auf der zweiten Oxidebene (140); - Strukturieren der epitaktischen Funktionsebene (150), um vertikale Gräben (242) zu erzeugen; - Teilweises Herauslösen der ersten Oxidebene (120) und der zweiten Oxidebene (140), um einen unteren Hohlraum (240) zwischen dem Trägersubstrat (110) und dem unteren Massenteil (162, 262) und einen oberen Hohlraum (241) zwischen dem unteren Massenteil (162, 262) und der epitaktischen Funktionsebene (150) zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei nach dem Abscheiden der ersten Oxidebene (120) der folgende weitere Verfahrensschritt ausgeführt wird: - Strukturieren der ersten Oxidebene (120), um die untere Gegenelektrode (200, 210, 300, 310) teilweise freizulegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei zum Erzeugen der unteren Gegenelektrode (200, 300, 310) im Trägersubstrat (110) ein von einem p-dotierten Bereich (181) umgebener n-dotierter Bereich (182) im Trägersubstrat (110) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei zum Erzeugen der unteren Gegenelektrode (200, 300, 310) im Trägersubstrat (110) ein von einem n-dotierten Bereich umgebener p-dotierter Bereich (182) im Trägersubstrat (110) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei zum Erzeugen der unteren Gegenelektrode (210, 300, 310) im Trägersubstrat (110) ein Bereich des Trägersubstrats (110) durch ein oder mehrere Isolationsgräben (220) von einem übrigen Bereich des Trägersubstrats (110) elektrisch isoliert wird.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei nach dem Erzeugen der unteren Gegenelektrode (210, 300, 310) eine Durchkontaktierung (211) auf der Rückseite des Trägersubstrats (110) erzeugt wird.