Stand der Technik Die Halbleitertechnologie findet in zunehmendem Maße Einzug in die Kraftfahrzeugtechnik. Die Miniaturisie- rung ermöglicht nicht nur eine verbesserte Steue- rungs-und Regelungstechnik der motorspezifischen Funktionen, sondern öffnet auch den Weg für neue Si- cherheitssysteme, wie beispielsweise Einparkhilfen, Pre-crash-und Side-crash-Funktionen und Abstands- messungen. Für alle steuerungs-und regelungstechni- schen Vorgänge muss eine-nach Möglichkeit miniatu- risierte-Sensorik im Kraftfahrzeug vorhanden sein.

Häufig werden berührungslose Sensoren verwendet, die einen Messstrahl bestimmter Frequenz imitieren, der an dem zu messenden Objekt reflektiert und mittels einer Empfängereinheit wieder erfasst und ausgewertet wird. In der Halbleitertechnologie ist es dabei be- kannt, so genannte dielektrische Resonatoren zur Fre-

quenzstabilisierung von Mikrowellen-Oszillatoren oder in Kombination mehrerer dielektrischer Resonatoren in Mikrowellenfiltern bis zu einer Frequenz von zirka 40 GHz einzusetzen. Der Aufbau der Mikrowellen-Oszilla- toren erfolgt dabei in Hybridtechnik, bei der eine so genannte dielektrische Resonatorpille an geeigneter Stelle auf einem Leitersubstrat montiert wird. Die Befestigung der Resonatorpille erfolgt über Koppel- leitungen zu den umgebenden Mikrostreifenleiter- Schaltungen des Leitersubstrates. Schon die positio- niergenaue Montage der Resonatorpille auf dem Leiter- substrat ist technisch aufwendig und damit kosten- intensiv und kann zu einer kleinen Ausbeuterate führen. Nach der Montage müssen die dielektrischen Resonatoren zusätzlich mittels eines räumlich ober- halb von ihnen, angeordneten Stempels abgeglichen wer- den, um die eng tolerierte Soll-Resonanzfrequenz zu erreichen. Aufgrund der mit steigender Frequenz immer kleiner werdenden Geometrie und den dann bei der Justage auftretenden Problemen sind dielektrische Resonator-Oszillatoren nach dem derzeitigen Stand der Technik für Frequenzen oberhalb von 40 GHz nicht fertigbar.

Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße Resonator mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vorteil, dass präzise dielektrische Resonator-Oszillatoren auch für Frequenzen oberhalb 40 GHz erzielbar sind.

Der erfindungsgemäße mikromechanische Hochfrequenz- Resonator besteht aufeinander folgend aus

(a) einer ersten Schicht aus Silizium, die einer schaltungstechnischen Ankopplung des Resonators dient, (b) einer Isolationsschicht aus Siliziumdioxid, (c) einer zylinderförmigen Basisschicht (zweite Schicht) aus p dotiertem Silizium und (d) einer die zylinderförmige Basisschicht vollstän- dig umschließenden Metallschicht.

Anstelle der dielektrischen Resonatorpille, die auf dem Trägersubstrat montiert und genau justiert werden muss, ist der vorliegende Resonator somit bereits in- tegraler Bestandteil eines Halbleiterbauelementes.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren sieht vor, dass in eine über eine Isolationsschicht aus Sili- ziumdioxid von einer ersten Schicht aus Silizium getrennte Basis- (zweite)-Schicht aus p--dotiertem Si- lizium (SOI-Wafer) zylinderförmige Strukturelemente (Zylinder) geätzt werden (Trench-Ätzverfahren), die anschließend vollständig metallisiert werden. Die Positionierung des Resonators auf dem Halbleiter- bauelement, insbesondere zu einer Mikrostreifen- leiter-Schaltung, ist durch die hohe Genauigkeit fotolithografischer Methoden gewährleistet. Die sehr hohe Präzision beim Trench-Ätzen des Resonator- zylinders gewährleistet eine eng tolerierte Soll- Resonanzfrequenz, so dass ein Frequenzabgleich nicht mehr notwendig ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Resonators ist vorgesehen, dass die Metallschicht auf der zylinder- förmigen Basisschicht von einer Aluminiumschicht ge- bildet ist. Diese lässt sich prozesstechnisch in einfacher Weise abscheiden. Ferner ist bevorzugt, wenn die Metallschicht mit einer weiteren Metall- schicht, insbesondere einer Nickelschicht, versehen ist. Hierdurch wird ein Einlöten des Resonators beziehungsweise einer den Resonator aufweisenden Oszillatorschaltung' (Chip) in ein Gehäuse oder der- gleichen in einfacher Weise möglich.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, mikro- mechanische Hochfrequenz-Resonatoren mit einem Radius von 600 bis 1000 Am, insbesondere 750 bis 850 plm, und eine Resonatorhöhe von 550 bis 900 um, insbesondere 700 bis 750 pm, auf fotolithografischem Wege her- zustellen. Derartige metallisierte Zylinder lassen sich gezielt im TMolo-Mode anregen und decken Re- sonanzfrequenzen im hohen GHz-Bereich ab. Die Metal- lisierung verhindert ein. Austreten des Hochfrequenz- Feldes aus dem Resonator.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des mikromechanischen Resonators dient die erste Schicht als Trägersubstrat für eine darauf angeordnete oder in diese integrierte Mikrostreifenleiter-Schaltung.

Ein Bereich der ersten Schicht oberhalb des Zylinders wird durch eine Ankopplungsscheibe bedeckt. Die Ankopplungsscheibe weist mittig eine Ausnehmung auf, durch die ein Mikrowellenl. eiter den Kontakt zur

Mikrostreifenleiter-Schaltung ermöglicht. Die Ankopp- lungsscheibe ist so dimensioniert, dass an deren Rand keine Mikrowellenenergie austreten kann. insbesondere ist ein Durchmesser der Ankopplungsscheibe größer als ein Durchmesser des Zylinders.

Weitere vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Zeichnungen Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs- beispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher er- läutert. Es zeigen : Figuren einen schematischen Querschnitt durch einen 1 bis 3 SOI-Wafer für mikromechanische Strukturen im Bereich des Resonators in verschiedenen Herstellungsstadien ; Figur 4 eine schematische Draufsicht auf einen mik- romechanischen Resonator ; Figur 5 den Verlauf der elektrischen und magne- tischen Feldlinie im TMolo-Mode und Figur 6 die Ankopplung des mikromechanischen Reso- nators an die umgebende aktive Mikrostrei- fenleiter-Schaltung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Schnittan- sicht einen Ausschnitt aus einem handelsüblichen SOI (Silicon on Insulator)-Wafer 10, der zur Herstel- lung der erfindungsgemäßen mikromechanischen Struktu- ren Einsatz finden kann. Der Wafer besteht aus einer 675 im dicken semiisolierenden, p--d. otierten Basis- schicht 12 aus Silizium. Sie weist einen spezifischen Widerstand im Bereich von 500 bis 1000 Qcm, ins- besondere 750 Scm, auf. Die Basisschicht 12 wird von einer etwa 300 nm dicken Isolationsschicht 14 aus Si- liziumdioxid bedeckt, auf der eine 50 u. m dicke, p-- dotierten Schicht 16 aus Silizium aufgebracht ist.

Die Isolationsschicht 14 aus Siliziumdioxid dient als Ätzstopp beim Trench-Ätzen der mikromechanischen Strukturen in die Basisschicht 12. Dabei kann auf be- kannte Verfahren, die hier nicht weiter erläutert werden sollen, zurückgegriffen werden. Der Trench- Ätzprozess legt eine Membran, bestehend aus der prä- zisen 50 pm dicken Schicht 16 und der 300 nm dicken Isolationsschicht 14, frei, die einen Freiraum 19 überspannt. In dem Freiraum 19 kommt es durch Maskie- rungen während des Trench-Ätzens zur Ausbildung eines Zylinders 18 in der Schicht 12 (Figur 2). Dieser wird quasi von dem Freiraum 19 umgeben.

Die entstandene zylinderförmige Struktur 18 wird durch Bedampfung oder Sputtern mit einer zirka cm dicken Aluminiumschicht 20 überzogen (Figur 3). Der somit metallisierte Zylinder 18 dient als mit semiisolieren-

dem Silizium gefüllter Mikrowellenresonator 26 hoher Güte (Q~200), der gezielt im TMolo-Mode angeregt wer- den kann. Auf eine nach herkömmlicher Technik zur Wärmeabfuhr notwendige zusätzliche Kupferschicht im Bereich des Resonators 26 kann verzichtet werden.

Gegebenenfalls wird eine weitere Metallschicht, insbesondere Nickelschicht 22, aufgebracht, die als Lötbasis zum späteren Einlöten eines den Resonator aufweisenden Chips in ein Gehäuse oder dergleichen dienen kann.

Ein Bereich der Schicht 16 oberhalb des Zylinders 18 wird mit einer Ankopplungsscheibe 24, die über den darunter liegenden Zylinderresonator hinausreicht, bedampft (Figur 4). Die Ankopplungsscheibe 24 ist so dimensioniert, dass an deren Rand keine Mikrowellen- energie austreten kann. Ein Durchmesser der Ankopp- lungsscheibe 24 ist insbesondere größer gewählt als ein Durchmesser des Zylinders 18. In der Ankopplungs- scheibe 24 ist eine vorzugsweise als Schlitz aus- gebildete Ausnehmung 30 zur Aufnahme eines Mikrowel- lenleiters 28 strukturiert. Der Resonator 26 hat eine Höhe von zirka 725 , m einen Radius von zirka 800 um und eignet sich für Resonanzfrequenzen im Bereich von 40 GHz.

In den Figuren 5a und 5b ist ein Verlauf der elek- trischen (Figur 5a) und magnetischen (Figur 5b) Feldlinien im Anregungsfall des TMolo-Modes darge- stellt. Die Figuren 5a und 5b zeigen jeweils den Zylinder 18, einmal in Schnittdarstellung und einmal

in Draufsicht. Vorteilhaft bei der beschriebenen An- regung ist, dass die Resonanzfrequenz nicht von der Höhe des Resonators 26 abhängt, da eine Dickentole- ranz der Basisschicht 12 keinen Einfluss auf die Schwingfrequenz hat.

Figur 6 zeigt schematisch, wie eine Ankopplung des Resonators 26 an eine aktive Mikrostreifenleiter- Schaltung 32 mit Flip-Chip-montiertem Gallium-Arsen- MMIC 34 über den Mikrowellenleiter 28 im Schlitz 30 der Ankopplungsscheibe 24 erfolgen kann. Der Aufbau ist einfach reproduzierbar und somit für eine Massen- fertigung geeignet.