CN105229438B - 改进的压力传感器 - Google Patents

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Abstract

一种微机电压力传感器结构，其中隔膜的长度是隔膜的宽度的至少三倍。长方形隔膜沿隔膜宽度经历在晶片的横向弯曲与隔膜的横向弯曲之间的最小差异。由于在垂直方向上隔膜为至少三倍长，因此，隔膜的弯曲形式与晶片的弯曲形式准确地对准。由此，由结构的弯曲所造成的总误差显著降低，并且更坚固的结构得以实现。同时，较长的隔膜提供了用于检测的更多挠曲区域并且因此显著提高了装置的灵敏度。

Description

改进的压力传感器
技术领域
本发明涉及微机电装置，并且特别地涉及根据独立权利要求的前序部分的改进的压力传感器结构和压力传感器。
背景技术
压力是一个物理量，其对应于作用于表面上的力与该表面的面积的比率。可以用作测量压力的计量器的装置是压力传感器。
大气压力是由处于大气压的空气柱施加在表面处的压力。大气压力随着海拔高度和气候模式而改变。用压力传感器获得的量可以排除环境大气压力并且在此情况下指示过压。如果包含大气压力，则结果指示绝对压力。
微机电系统或MEMS可以被定义为小型化机械和机电系统，其中，至少一些元件具有某种机械功能。因为使用用于创建集成电路的相同工具来创建MEMS装置，所以可以在硅片上制造微型机器和微电子元件以实现各种类型的装置。
图1图示了用于感测压力的微机电装置的示例性结构。微机电压力传感器通常包括横跨间隙12的薄隔膜10，间隙12提供了参考压力量。隔膜由于参考压力与传感器周围的环境压力之间的差异而变形。可以通过电容或压阻感测将隔膜位移转换为电信号。
对于微机电装置，其尺寸非常小；部件尺寸通常在从数十微米至数毫米的范围内。这给设计带来许多挑战。例如，在微机电压力传感器中，所检测的由于压力改变而引起的隔膜位移量可以为数纳米或者更小。这意味着，由位移所生成的信号较小。在不同操作温度下由热膨胀所引起的元件尺寸的改变已经可以引起测量值的显著变化。此外，需要将传感器结构和相关的电子器件封装在封装件中。该封装件可能具有与传感器结构不同的热膨胀系数，这可能引起较大的依赖于温度的弯曲应力，该弯曲应力使测量值失真。
发明内容
本发明的目的是消除或者至少减轻这些不利影响，并且改进对微机电压力传感器中隔膜的压力所致挠曲(pressure-induced deflection)的检测。本发明的目的是根据独立权利要求的特征部分使用压力传感器结构和压力传感器来实现。
在从属权利要求中公开了本发明的优选实施例。
要求保护的发明定义了长方形传感器结构，其中，尺寸成比例使得可以认为隔膜几乎一维地起作用。因此，隔膜较窄，以沿隔膜宽度经历在晶片的弯曲与隔膜的弯曲之间的最小差异。在垂直方向上隔膜为至少三倍长，因此，隔膜的弯曲形式与晶片的弯曲形式准确地对准。由于该特定尺寸，结构的弯曲所导致的总误差显著降低，并且同时更坚固的结构得以实现。此外，较长的隔膜提供了用于检测的更多挠曲区域并且因此显著提高了装置的灵敏度。
通过对实施例的详细描述来更详细地描述所要求保护的本发明及其实施例的特征和优点。
附图说明
下面，将参照附图结合优选实施例来对本发明进行更详细地描述，在附图中，
图1图示了出现有技术的旋转对称微机电压力传感器结构的示例性结构；
图2图示了示例性微机电压力传感器结构的侧视图和俯视图；
图3图示了弯曲传感器结构的弯曲形状；
图4图示了弯曲传感器结构中的不同曲面；
图5A图示了常规正方形隔膜的形状；
图5B图示了所要求保护的长方形隔膜的形状；
图6图示了在隔膜的宽度上晶片的第一表面的弯曲和隔膜的第二表面的弯曲；
图7图示了在隔膜的一半长度上晶片的第一表面的弯曲和隔膜的第二表面的弯曲；
图8图示了电容值作为所检测的压力的函数；
图9图示了隔膜的位移作为隔膜的宽度尺寸上的位置的函数；
图10图示了隔膜的位移作为隔膜的宽度尺寸上的位置的函数；
图11是示出长方形传感器结构沿其长度方向的侧视图；以及
图12图示了其中传感器结构被配置成包括多个感测隔膜的另一实施例。
具体实施方式
以下实施例是示例性的。虽然本说明书可以引用“一”、“一个”或“一些”实施例，但是这并不一定意味着：每个这样的引用是针对相同的实施例，或者该特征仅适用于单个实施例。可以将不同实施例的单个特征组合以提供另外的实施例。
在下文中，将通过装置架构的简单示例来对本发明的特征进行描述，该装置架构可以实现本发明的各种实施例。仅对用于图示实施例的相关元件进行详细说明。压力传感器的各种实施包括本领域技术人员所公知的元件，并且在本文中可以不作具体描述。
作为本发明的实施例，图2图示了微机电压力传感器的示例性结构。图2图示了所示传感器结构的侧视图和俯视图。所图示的压力传感器包括由平面基底21和侧壁23所形成的主体结构。例如，平面基底21可以由硅材料的晶片制造，但是在保护范围内还可以应用其他导体、半导体或绝缘体材料。平面基底21具有第一表面24，该第一表面24基本上沿第一平面25延伸。术语“基本上”这里意指：该表面可以适应微小表面结构(突起或凹坑)，但在容差范围内该表面面积的90％以上与第一平面25是对齐的。
如图2中所示，侧壁23从第一表面24有利地朝向垂直于第一平面25的方向延伸出去。侧壁23刚性地附接至平面基底21，并且因此限定(circumscribe)了平面基底21上的开放空间。侧壁23与平面基底21一起形成空洞，该空洞的深度对应于侧壁23的高度。侧壁可以是电绝缘材料例如二氧化硅，但在保护范围内还可以应用其他电绝缘材料。在示例性结构的俯视图中，侧壁的横截面示出为从虚线向外延伸的矩形边界。虚线表示侧壁的内表面，并且这些内表面的顶部边缘限定了由平面基底21和侧壁23形成的空洞的周界开口。
该空洞由在侧壁23上延伸的隔膜板26密封。术语隔膜这里指的是被锚接(anchored)在隔膜板外围的弹性变形材料膜。隔膜板26是为传感器结构提供隔膜27并且在其周边锚接该隔膜的平面对象。隔膜板26可以由硅材料制成，但是在保护范围内可以应用其他导体、半导体或绝缘体材料。隔膜板26通过第二表面28连接至侧壁23，该第二表面28是最初与基底21的第一表面24平行的平面。需要注意的是，术语“最初”这里指在传感器的制造阶段中第二表面的尺寸。本领域技术人员理解到：在压力传感器的操作期间，部分可能变形而不同于其最初的平面形状。
平面基底21、侧壁23和隔膜板26彼此附接，使得第一表面24、第二表面28和侧壁23的内表面形成密闭间隙22，该密闭间隙22包含在参考压力下的挥发性材料。间隙22可以被抽真空以包含仅少量残余气体，但该密闭间隙22还可以填充有在选定参考压力下的选定气体或者其他挥发性材料。
隔膜板26的在间隙22的周界开口上方延伸的一部分提供了隔膜27，该隔膜27的外围由开口限定，并且通过在侧壁的顶表面与隔膜板之间的坚固材料接触来提供锚接。隔膜27一侧暴露于间隙的参考压力并且另一侧暴露于隔膜板26的顶部上的环境压力。因此，该隔膜27响应于参考压力与环境压力之间的压力差进行变形。可以通过采用电极将间隙22的高度上的改变所引起的变形转换为电信号来以电容方式检测该变形的程度。可以替代地采用基于压阻的或类似的基于应变计的方法来检测变形，即通过采用合并的压敏电阻器或应变计电阻器将变形所引起的隔膜的应力转换为电信号来检测变形。所有这些方法在本领域中是公开的，并且在本文中将不再详细地讨论本领域技术人员所公知的这些方法。该方案特别适用于应用电容感应的压力传感器结构。
通常地，压力传感器隔膜的形状为旋转对称的、圆形或正方形形状。图1的压力传感器示出了具有这样的常规矩形形状的隔膜。采用这样的旋转对称形状的原因是，针对给定厚度的隔膜，这些隔膜表现出对挠度的最大压力灵敏度。在实践中，隔膜的厚度的变化优选地被限制为±5％，以便在压力灵敏度上实现小于±15％的变化；压力灵敏度与隔膜的厚度的三次幂成反比。因此，在常规的硅压力传感器中，隔膜厚度在20μm至40μm的范围内变化，隔膜的边长或直径在0.5mm至1.0mm范围内变化，以及隔膜厚度在1μm至2μm的范围内变化。
对于已知先进硅减薄抛光技术，在整个晶片上以及在晶片与晶片之间，硅晶片的均匀性如今可以降低至0.3μm级。考虑到上述优选，即使对于5μm厚的隔膜，仍然可以实现适当的均匀性。这提供了不仅减小隔膜的面积而且从而减小整个传感器大小的可能性。至少由于降低了材料成本而通常热衷于应用该可能性。然而，商用压力传感器通常封装有测量电路，并且还多次将其他部件封装到封装件中，而在某些时候，隔膜面积的减少不再为整个封装件的设计提供附加的优势。更重要的是，尽可能有效地应用微机电压力传感器隔膜的任何设计面积。
可以理解的是，隔膜的面积与压力传感器的灵敏度相关。然而，已经检测到：通过以特定的方式来改变限定出特定隔膜面积的尺寸的比值，可以在不影响利用该特定面积固有得到的灵敏度的情况下实现一些重要的优点。可以采用下述长方形隔膜形状来实现优点：其中，最长尺寸与最短尺寸的长宽比至少为三。
考虑到图2，侧壁23附接至隔膜板26上的第二表面，因此，侧壁23的内表面的顶部边缘勾勒出隔膜27的周界。该周界在第二表面上具有长度27a和宽度27b，从而在第一平面25的方向上也具有长度27a和宽度27b。隔膜的长度27a对应于隔膜的最长范围(longestextent)，并且在与第一平面25平行的第一方向上延伸。隔膜的宽度27a则是隔膜在第二方向上的延伸。如图2中所示，该第二方向也平行于第一平面25，但是它垂直于第一方向。
当隔膜的长度是隔膜的宽度的至少三倍时已经实现了提供期望效果的长方形形状的长宽比。然而，如后面将要讨论的，为了改进性能，可以应用从四至十的更高的长宽比。当前微机电压力传感器中的隔膜面积的实际最优值为大约0.3平方毫米至0.5平方毫米。相应地，对于5μm厚的隔膜，较短的尺寸可以有利地降低至0.25mm，而较长的尺寸可以相应地在从0.75mm或1mm至1.5mm或甚至2mm的范围内。然而，应当注意的是，范围不限于任何特定区域限制。范围也不限于图2的矩形形状隔膜板，在保护范围内可以应用满足上述长宽比限定的任何长方形形状。
本发明的一个优点是相对于封装所引起的传感器结构的弯曲增加了坚固性。正如本领域已知的，材料层的不同热膨胀系数趋于引起弯曲应力。如图3中所示，在封装的装置中，传感器的热膨胀系数与封装件的热膨胀系数之间的不匹配可以使传感器结构弯曲成弯曲形状。该弯曲形状可以近似于球形帽，其中，帽的底部的宽度为W并且帽的高度为H。当在微机电传感器隔膜的情况下H<<W时，当底部的曲率半径保持恒定时，帽的高度可以与宽度的二次幂近似地成比例H～W2。
在电容检测中，通过检测在第一表面35上的挠曲隔膜电极与第二表面38上的固定电极之间的间隙上的电容改变来感测隔膜挠度。理论上，所检测的电容仅由于响应于所检测的压力改变而发生的挠曲而进行改变。甚至可以容许由外力引起的隔膜的弯曲以及固定电极的弯曲；如果间隙底部的第一表面35与间隙顶部的第二表面38将类似地弯曲，即，使得间隙的高度不会因为弯曲而改变，则这将理论上不干扰检测。然而，如图4中所示，存在导致这些表面不同地变形的若干实际因素。
例如，如果平面基底41的晶片受到均匀的弯曲力矩，并且如果平面基底41的晶片的横向尺寸相比于其厚度非常大，则平面基底41的晶片可以弯曲为球形表面。由于传感器的大小相比于其厚度受限制，所以平面基底41的晶片的横向尺寸相比于其厚度非常大的要求不易满足。这意味着靠近晶片的边缘弯曲力矩通过剪切变形趋于松弛。正因为如此，如图4中所示，晶片从而趋于弯曲成非球形形状，而更像钝锥形形状。另一方面，由于不同的尺寸(dimensioning)，隔膜通常趋于弯曲成抛物线形状。结果是，第一表面45与第二表面48之间的距离将不仅因为挠曲而改变，还因为弯曲而改变。这将引起测量电容值的误差。需要注意的是，边缘效应不是唯一的因素；还存在通过结构的不同弯曲而潜在地促成误差的其他机制。
对于旋转对称弯曲元件，元件的宽度和长度相等，并且可以认为在这些方向上类似地发生弯曲。如以上结合图3所讨论的，第二表面38的球形帽的高度与对称元件的宽度/长度的二次幂近似地成比例。对于长方形元件，这同样适用，但现在在宽度方向上的弯曲与在长度方向上的弯曲不同。由于宽度的二次幂的比例，弯曲在长方形元件的长度方向上将强烈地增加并且在长方形元件的宽度方向上迅速减少。例如，在宽度方向上，0.25mm宽的长方形元件将比0.75mm宽的正方形元件弯曲少约9倍。
所要求保护的长方形形状的隔膜应用该效果以减轻弯曲对检测的影响。图5A图示了常规正方形隔膜50。正方形隔膜的宽度WS等于正方形隔膜的长度LS。图5B图示出所要求保护的长方形隔膜51，其中，长方形隔膜的宽度WO是长方形隔膜的长度LO的至少三倍。作为示例，这里假设LO＝3*WO。长方形隔膜51与正方形隔膜具有相同的有效面积A＝WS 2＝LS 2＝WO*LO。对于长方形形状，可以理解的是，在长度LO方向上，长方形隔膜比正方形隔膜弯曲得多得多(约9倍)。另一方面，在宽度方向上，长方形隔膜比正方形隔膜弯曲得少得多(约9倍)。然而，已经检测到：较短尺寸(宽度)上的弯曲主导了对所测量电容值引起的误差，并且该误差对较长尺寸(长度)上的弯曲不敏感，因此，长方形区域所经历的误差显著小于正方形区域所经历的误差。
微机电子压力传感器的尺寸总是被最优化，并且对于长方形隔膜，平面基底的晶片通常也具有长方形形状。图6示出了晶片的第一表面和隔膜的第二表面在隔膜宽度上的弯曲的有限元(FEM)仿真。仿真对具有0.25mm宽和1.6mm长的隔膜的长方形传感器进行建模。图6的结果示出了：对于所要求保护的长方形尺寸，在隔膜的宽度方向上，晶片趋于比隔膜弯曲得多。然而，由于隔膜的较短宽度，所以弯曲的绝对值非常小。在正方形隔膜中，宽度应为约0.64mm以提供与建模的长方形隔膜相同的有效面积。容易理解的是：该长度将导致隔膜的六倍以上的较强弯曲。
对应于图6，图7示出了晶片的第一表面和隔膜的第二表面在隔膜的一半长度上的弯曲的有限元(FEM)仿真。可以看出，弯曲的绝对值比图6中的弯曲的绝对值大得多。然而，还可以看出，即使晶片现在强烈弯曲，隔膜的弯曲的形状仍然非常精确地遵循晶片的弯曲的形状(在所示的结果中曲线实际上重合)。这意味着，间隙在该方向上的距离因为晶片的弯曲而未有效改变，并且对所测量的电容值没有引起额外的误差。
简单来说，在所要求保护的长方形传感器结构中，使隔膜的宽度足够短，以在晶片的弯曲与隔膜的弯曲之间经历比在相应对称结构中小得多的差异。另一方面，使隔膜的长度足够长，以与晶片的弯曲准确地对准。由于这个原因，考虑到误差，晶片沿隔膜宽度的弯曲的影响占主导地位，因而总误差与相应的旋转对称结构相比明显更小。
本发明的另一优点是提高了灵敏度。这在图8中图示，图8示出了FEM仿真电容值作为图6和图7的示例性配置中的所检测压力的函数。实线表示采用所述长方形隔膜结构所生成的电容值，而虚线表示采用相同有效面积的圆形隔膜结构所生成的电容值。很容易看出，结果中的差异很显著。改进的原因在于从整个隔膜所检测的挠度。对于旋转对称结构，隔膜的挠曲部分在隔膜的中心形成点状凹痕的表面。对于长方形结构，隔膜的挠曲部分形成沿长度方向延伸的像线状槽的表面。这借助于图9和图10进行说明。图9示出了建模的隔膜的位移作为隔膜的宽度尺寸上的位置的函数。图10示出了建模的隔膜的位移作为隔膜的长度尺寸上的位置的函数。可以看出，图10中的最大挠度延伸更长的距离，并因此导致更高的电容并且实现了用于检测的高得多的信号。在具有相同有效面积的正方形或圆形结构中，在两个方向上的位移到目前为止类似于图9的位移，并且因此如图8中所示的那样提供更低的信号电平。
本发明的另外的优点是更好地匹配电子封装中的尺寸。压力传感器常常将被组装到与集成电路并排的封装件中。典型接口电路横向尺寸为2mm×2mm。很容易理解的是，0.5mm×2mm传感器与1mm×1mm正方形传感器相比在封装的一个尺寸上可以节约0.5mm。这很重要，因为本领域压力传感器的状态在大小上是3×3mm2，并且下一目标是达到2×2mm2水平。
在电容传感器中，在挠曲隔膜与承载或用作固定电极的晶片之间的距离通常很小，常常为大约1μm或甚至更小。该窄距离和隔膜区域形成密封参考压力间隙，该间隙可以包含下稀薄气体或在选定参考压力下的气体。如更前面所讨论的，在环境压力(施加的压力)与间隙中的气体的参考压力之间的差将导致隔膜弯曲。在最初校准程序之后参考压力的所有变化将显示为压力测量误差。
如果密封间隙的体积很小，则在传感器材料上气体的吸附、吸收和去吸附将影响传感器的长期稳定性。已经注意到，在间隙的密封期间或之后的高温制造步骤将导致气体从传感器材料的表面和从传感器材料的主体去吸附。去吸附的气体将逐渐吸附回表面上并且吸收到传感器材料中。该过程将持续改变间隙内的参考压力。该过程可能需要数年，当所有的气体已被消耗时或者在接收的分子位点已经在表面附近处饱和时，才发生该过程的微弱减慢。以此方式作用的典型气体是水蒸汽。
为了提高被参考压力改变而限制的稳定性，期望增加间隙的体积。参照图2，假设间隙22的高度为1μm。水分子的数量的改变(对应于间隙的表面上的单分子层的1/1000)可以在这样的间隙中对参考压力引起100Pa的改变。这种规模的改变已经对应于在非苛刻的消费类应用例如运动手表和智能手机中在一年时间内的气压传感器的最大允许漂移。
图11图示了其中长方形传感器被应用于提供体积较大的间隙而不影响压力传感器的敏感性或机械坚固性的实施例。图11是示出沿传感器的长度的传感器结构并且示出上面关于图2更详细地描述的平面基底111、侧壁113和隔膜板116这些元件的侧视图。借助于从平面基底111的第一表面延伸至平面基底中的一个或更多个腔体110来创建所添加的体积。可以通过例如用蚀刻去除平面基底材料来对平面基底111的晶片制造一个或更多个腔体110。通过晶片厚度来优化一个或更多个腔体110的范围，以保持机械耐用性并且控制制造成本。例如，在150μm厚或更厚的晶片中，腔体优选地为大约100μm深。
第一表面115的在间隙内的区域被认为是间隙区域112。第一表面的其中可以定位腔体的区域被认为是腔体区域114。如图11中所示，优选地，在上覆隔膜的挠度小于其最大挠度的位置处制造一个或更多个腔体110。要指出的是，当连接腔体区域中的位置与隔膜的第二表面上的位置的线垂直于第一表面的平面时，腔体区域中的位置对应于隔膜的第二表面上的位置。如图11中所示，在操作期间，隔膜挠曲使得第二表面上的位置中的点朝向第一平面即沿垂直于第一平面115的方向移动。在一个或更多个位置处，挠度大于在任何其他位置处的挠度，使得隔膜的挠度在这些一个或更多个位置处达到挠度最大值。在图8和图9中所图示的情况下，在宽度尺寸上的中点处并且在沿长度尺寸+/-500μm的位置处出现最大挠度。
可以理解的是，电容灵敏度在腔体区域处有损失，这是因为有效介电间隔为间隙的高度与腔体的深度之总和。相比于晶片，间隙通常非常薄，所以腔体的深度可以比间隙的高度大甚至100倍。这意味着腔体区域114上的电容灵敏度可以比作为间隙区域112的其他区域上的电容灵敏度小10000倍。因此，有利的是在其中隔膜挠度小于所述最大挠度值的腔体区域114中定位一个或更多个腔体，。
有利地，一个或更多个腔体位于第一表面的区域112之外，其中，隔膜在操作期间可以达到其最大挠度。优选地，在区域114中存在一个或更多个腔体，其中在区域114，隔膜的在相应位置处的挠度小于最大挠度的三分之二。
在旋转对称压力传感器配置中，不能在实质上不影响传感器的灵敏度或机械坚固性的情况下引入这样的腔体区域。然而，如图11中所示，在长方形压力传感器中，腔体区域112——隔膜可以在该腔体区域112上延伸至其最大值——较长，所以可以将一个或更多个腔体安全地定位到在隔膜的最长范围的端部或相对端部中的区域114处。这将对平面基底111和隔膜116会由于腔体区域114之外的外部机械应力而如何弯曲没有影响。间隙体积增大，从而传感器的稳定性显著增加，而不会对测量造成本质上的负面影响。在使用通常微机电装置尺寸的测试中，通过这些简单的腔体结构已实现了使总间隙体积增大20至30的范围。
在第一表面上中沿侧壁或者正好在侧壁旁边将一个或更多个腔体按顺序定位到限定区域，则一个或更多个腔体可以形成串。优选地，由长方形腔体形成至少一个串。术语“长方形：这里意指腔体的长度是该腔体的平均宽度的至少两倍。串的形式遵循传感器结构的形式，因此对于矩形传感器结构，长方形腔体可以是线形腔体。对于椭圆形传感器结构，长方形腔体可以相应地呈弧形形式。图11图示了有利配置，其中，压力传感器包括两个线状腔体，两个线状腔体中的每一个在隔膜的最长范围的相对端部中延伸。
图12图示了其中传感器结构被配置成提供多个感测隔膜的另一实施例。图12是示出上面关于图2更详细描述的平面基底121元件、侧壁123元件、隔膜板126元件以及第一表面125和第二表面128的侧视图。在实施例中，平面基底121、侧壁123和隔膜板126彼此附接，使得第一表面、第二表面和侧壁的内表面形成具有单独间隙区域的两个或更多个分开密闭间隙。侧壁的内表面的顶部边缘在第二表面上形成两个或更多个隔膜127的周界，所述两个或更多个隔膜127具有在第二表面的方向上的长度和宽度。这些隔膜的长度是在隔膜的最长范围的方向上，并且这些隔膜的宽度是在与第二表面上的长度方向垂直的方向上。如前所述，隔膜中的每一个隔膜的长度是隔膜的宽度的至少三倍。以此方式，可以实现长方形隔膜的优点，同时保持传感器管芯(die)的更传统长宽比。这在一些封装配置中或者对于隔膜的极端高宽比会是有利的。
如上所述，靠近晶片的边缘，弯曲力矩通过剪切变形趋于松弛。正因为如此，晶片趋于弯曲成非球形形状，但更像钝锥形的形状。使元件偏离理想而弯曲的其他影响是当任何拉伸或压缩的平面内应力存在于隔膜的中平面处时由于被绝缘体非对称支撑而在隔膜的边缘处所生成的弯曲力矩。弯曲相关问题的常规方法将是增加元件的刚度。然而，本发明的另外的实施例是基于下述新的理解：对于特定尺寸的传感器结构，来自增加的弯曲的负面影响可以通过来自两个弯曲表面之间的改善对准的正面影响进行补偿。
返回参照图2的侧视图，该传感器结构具有在垂直于第一表面24的方向上的厚度。传感器结构的外表面29至少部分地沿着与传感器结构的第一表面垂直的方向延伸。应当注意的是，在图2中，主体结构的外表面与隔膜板对齐，并且传感器结构的外表面29完全沿着与第一表面垂直的方向延伸。然而，还包括其中传感器结构的外表面的一部分在另一方向上(例如，水平地)延伸的结构。侧壁的宽度表示从传感器结构的外表面至锚接隔膜端部的支撑点的距离。可以根据从侧壁的内表面的顶部边缘至传感器结构的外表面29的最短距离来确定侧壁的宽度。
已经检测出：对于特定尺寸，所述正面影响超过负面影响，其中，传感器结构的厚度小于侧壁的宽度的两倍。传感器结构可以比常规的传感器结构更加弯曲，但隔膜的弯曲和平面基底的弯曲很好地对准，并且从而使弯曲的影响最小化。在具有所要求保护的长方形形式的传感器结构中该尺寸是有利的。然而，该尺寸的优点是不依赖于长方形形状，可以对其他传感器结构形状例如旋转对称传感器结构形状应用同样的尺寸。
图13图示了微机电压力传感器130的实施例。该压力传感器包括传感器结构131，该传感器结构131可以是上述可选传感器结构中的任一个。该压力传感器还包括电路部分132。传感器结构131和电路部分132可以是模制在塑性材料133中的单独管芯。在再建晶片中可以沉积聚合物电介质层134。可以通过电介质层134上的开口利用所沉积的薄膜层来提供与管芯的电端子135的接触。
对于本领域技术人员明显的是，随着技术进步，本发明的基本构思可以以各种方式来实现。本发明及其实施例因此不限于上述示例，而是可以在权利要求的范围内变化。

Claims (18)

1.一种微机电压力传感器结构，所述微机电压力传感器结构包括主体结构和隔膜板，其中，
所述主体结构包括平面基底和侧壁；
第一表面基本上沿着所述平面基底延伸；
所述侧壁作为周界从所述平面基底延伸出去；
所述隔膜板沿着第二表面在所述侧壁上延伸；
所述平面基底、所述侧壁和所述隔膜板彼此附接，使得所述第一表面、所述第二表面和所述侧壁的内表面形成在参考压力下的密闭间隙；
所述侧壁的内表面的顶部边缘形成隔膜的周界，所述隔膜在所述第二表面的方向上具有长度和宽度，其中，所述长度是在所述隔膜的最长范围的方向上，并且所述宽度是在与所述第二表面的方向上的所述长度的方向垂直的方向上；
所述压力传感器结构包括在所述第一表面上的固定电极和在所述第二表面上的隔膜电极，以用于对所述间隙上的电容的改变进行检测；
所述隔膜的长度是所述隔膜的宽度的至少三倍。
2.根据权利要求1所述的压力传感器结构，其特征在于，所述侧壁从所述平面基底向着垂直于所述第一表面的方向延伸出去。
3.根据权利要求1或2所述的压力传感器结构，其特征在于，在操作时所述隔膜被配置成发生挠曲，使得所述第二表面上的位置上的点沿垂直于所述第一表面的方向朝向所述第一表面移动。
4.根据权利要求1或2所述的压力传感器结构，其特征在于，所述隔膜的长度是所述隔膜的宽度的至少五倍。
5.根据权利要求1所述的压力传感器结构，其特征在于，从所述第一表面延伸进所述平面基底中的一个或更多个腔体。
6.根据权利要求5所述的压力传感器结构，其特征在于，所述一个或更多个腔体形成串。
7.根据权利要求6所述的压力传感器结构，其特征在于，所述串与所述侧壁的内表面的至少一部分平行。
8.根据权利要求6或7所述的压力传感器结构，其特征在于，所述串包括至少一个长方形腔体，所述腔体的长度是所述腔体的平均宽度的至少两倍。
9.根据权利要求8所述的压力传感器结构，其特征在于，所述长方形腔体是线状的，从而形成线状腔体。
10.根据权利要求9所述的压力传感器结构，其特征在于，所述腔体的周界的一部分与所述侧壁的内表面的至少一部分对齐。
11.根据权利要求7所述的压力传感器结构，其特征在于，所述串在所述隔膜的最长范围的端部中延伸。
12.根据权利要求9所述的压力传感器结构，其特征在于，所述压力传感器结构包括两个线状腔体，所述两个线状腔体中的每一个在所述隔膜的最长范围的相对端部中延伸。
13.根据权利要求6所述的压力传感器结构，其特征在于，
所述串存在于所述第一表面上的一个或更多个腔体区域中；
当连接所述腔体区域中的位置与所述第二表面上的位置的线垂直于所述第一表面的平面时，所述腔体区域中的所述位置与所述第二表面上的所述位置对应；
所述隔膜被配置成具有与在操作时所述隔膜的最大允许位移对应的最大挠度；
腔体区域存在于其中所述隔膜的在相应位置的挠度小于所述最大挠度的位置处。
14.根据权利要求13所述的压力传感器结构，其特征在于，腔体区域存在于其中所述隔膜的在相应位置的挠度小于所述最大挠度的三分之二的位置处。
15.根据权利要求1、2、5、6、7、11、13和14中的任一项述的压力传感器结构，其特征在于，
所述平面基底、所述侧壁和所述隔膜板彼此附接，使得所述第一表面、所述第二表面和所述侧壁的内表面形成两个或更多个密闭间隙；
所述侧壁的内表面的顶部边缘在所述第二表面上形成两个或更多个隔膜的周界，所述两个或更多个隔膜在所述第二表面的方向上具有长度和宽度，其中，隔膜的长度是在所述隔膜的最长范围的方向上，并且所述宽度是在与所述第二表面上的长度的方向垂直的方向上；
所述隔膜中的每一个的长度是所述隔膜的宽度的至少三倍。
16.根据权利要求1、2、5、6、7、11、13和14中的任一项所述的压力传感器结构，其特征在于，所述平面基底和/或所述隔膜由导电材料制成，并且提供电容器结构以对所述间隙上的电容的改变进行检测。
17.根据权利要求1、2、5、6、7、11、13和14中的任一项所述的压力传感器结构，其特征在于：
所述传感器结构具有在垂直于所述第一表面的方向上的厚度；
所述传感器结构的外表面沿着与所述传感器结构的所述第一表面垂直的方向延伸；
所述侧壁的宽度对应于从所述侧壁的内表面的顶部边缘至所述传感器结构的外表面的最短距离；
所述传感器结构的厚度小于所述侧壁的宽度的两倍。
18.一种压力传感器，所述压力传感器包括根据权利要求1至17中的任一项所述的压力传感器结构。
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