CN106471350A

CN106471350A - 电容压差传感器及其生产方法

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Publication number: CN106471350A
Application number: CN201580034035.XA
Authority: CN
Inventors: 拉斐尔·泰伊朋; 本杰明·莱姆克
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2014-06-23
Filing date: 2015-06-08
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2035-06-08
Also published as: EP3158305B1; US20170146416A1; CN106471350B; EP3158305A1; WO2015197344A1; DE102014108748A1; US10330548B2

Abstract

描述了一种简单构建且能低成本生产的压差传感器，其包括第一和第二配对电极(1、3)、布置在两个配对电极(1、3)之间的能导电的盘(5)、第一绝缘层(7)、第二绝缘层(11)、设置在第一配对电极(1)中的凹部(13)以及设置在第二配对电极(3)中的凹部(13)，通过第一绝缘层，盘(5)的外边缘与第一配对电极(1)的外边缘连接以形成第一压力腔(9)，通过第二绝缘层，盘(5)的外边缘与第二配对电极(3)的外边缘连接以形成第二压力腔(9)，通过设置在第一配对电极中的凹部，第一压力腔(9)可以加载以第一压力(p₁)，通过设置在第二配对电极中的凹部，第二压力腔(9)可以加载以第二压力(p₂)，该压差传感器的特征在于，盘(5)通过沟槽(17)划分为充当电极的内区域(19)和通过沟槽(17)与内区域电绝缘的外区域(21)，内区域(19)包括布置在两个压力腔(9)之间的测量膜片(15)和环绕测量膜片(15)的、在绝缘层(7、11)的内边缘(25)之间夹紧的边缘区域(23)，并且内区域(19)与其中每个配对电极(1、3)分别形成电容器，该电容器具有依赖于作用到测量膜片(15)上的压差(Δρ)的电容量(C1、C3)。

Description

电容压差传感器及其生产方法

技术领域

本发明涉及电容压差传感器及其生产方法。

背景技术

压差传感器在工业测量技术中用于测量通过在作用于压差传感器上的第一和第二压力之间的压力差得到的压差。

作为压差传感器例如使用被称为半导体传感器或传感器芯片的压差传感器，其可以在应用由半导体工艺公知的过程的情况下低成本地以晶片复合件来制造。

压差传感器以常见的方式具有布置在两个基体之间的测量膜片。在两个基体的每一个中，在测量膜片之下分别包围出压力腔。在测量运行中，测量膜片的第一侧通过第一基体中的凹部加载以第一压力，测量膜片的第二侧通过第二基体中的凹部加载以第二压力。

在电容压差传感器中，测量膜片的产生的依赖于两个压力的差的偏移借助电容机电转换器检测到，并且转换为代表待测量的压差的电信号。半导体传感器通常具有由硅构成的测量膜片，测量膜片基于其导电率可以直接用作电容转换器的电极。附加地，电容转换器包括至少一个集成在两个基体的其中一个中的并且相对于测量膜片电绝缘的牢固的配对电极，配对电极与充当电极的测量膜片一起形成电容器。电容器的电容量依赖于测量膜片的弯曲，弯曲又依赖于待测量的压差。

原则上可行的是，压差传感器配备有一体式的、形成配对电极的基体，在它们之间布置有充当测量膜片并且同时充当电极的硅盘。为此，在硅盘与两个配对电极的每一个配对电极之间分别设置有进行绝缘的层，通过进行绝缘的层，硅盘的外边缘与各自的配对电极的外边缘连接以包围出压力腔。

在DE 38 27 138 A1中建议不要使用这种压差传感器，这是因为在这些压差传感器中存在有DE 38 27 138 A1中详细描述的问题，即，通过硅盘和两个一体式的基体的其中一个基体形成的两个电容器中的每一个电容器由靠内的子电容器和在外侧包围该靠内的子电容器的靠外的子电容器组合成。靠内的子电容器位于压差传感器的如下区域中，在该区域中，硅盘的中间区域受到依赖于压差的弯曲。靠外的子电容器位于压差传感器的如下区域中，在该区域中，硅盘的全面包围中间区域的外边缘布置在进行绝缘的层之间。

两个电容器中的每一个电容器的电容量C1、C2相当于两个子电容器的电容量C1a、C1b或C2a、C2b的和，电容器由这些子电容器构成。然而在此，靠内的子电容器的电容量C1a或C2a具有在测量技术上待检测的压差相关性。这导致与通过子电容量的和得到的、所测量的电容量C1＝C1a+C1b或C2＝C2a+C2b相比，在测量技术上待检测的依赖于硅盘的内区域的与压差相关的弯曲的电容量变化ΔC1a或ΔC2a较小。相应地，由此可实现的测量精确度非常小。

在DE 38 27 138 A1中描述的两个电容量C1、C2的在压力测量技术中考虑用于获知压差的差的变化f也不具有与待测量的压差的期望的线性相关性，差的变化借助两个电容量的差C1-C2与其和C1+C2的比根据f＝(C1-C2)/(C1+C2)来确定。

这些缺点尤其是在具有正方形的基面的压差传感器中是特别突出的，这是因为对于靠外的子电容器的电容量C1b、C2b来说很重要的电极面在具有相应正方形的基面的硅盘和配对电极中是特别大的。

然而，能在晶片复合件中生产的半导体传感器通常具有正方形的基面，这是因为正方形的基面能够使在晶片复合件中生产的压差传感器通过沿直的锯线进行锯断而分开。

该问题在现有技术中以例如在DE 38 27 138 A1和DE 103 93 943 B3中描述的方式如下这样来解决，即，在形成测量膜片的硅盘的两侧安装基体，基体由三个相叠地布置的层构建。这些基体分别具有面对硅盘的和背对硅盘的能导电的层，能导电的层通过布置在两个能导电的层之间的绝缘层彼此分离。在面对硅盘的能导电的层中分别设置有至少一个通向绝缘层的、闭合成环的沟槽，通过沟槽，该层划分为由沟槽包围的充当配对电极的区域和在外侧包围沟槽的承载硅盘的外区域。在此，内区域以如下方式进行结构化，即，使其与硅盘间隔开。

然而生产这种压差传感器是比较耗费的，这是因为每个基体都由多个层构建，并且必须将各个层相应结构化且相互连接。此外，包含在基体中的配对电极必须穿过各自的基体的外层和绝缘层进行电接触。

发明内容

本发明的任务是说明一种简单构建且可低成本地生产的压差传感器以及一种用于生产该压差传感器的方法。

为此，本发明包括压差传感器，其包括：

-第一和第二配对电极，

-布置在两个配对电极之间的能导电的盘，

-第一进行绝缘的层，通过第一进行绝缘的层，盘的外边缘与第一配对电极的外边缘连接以形成第一压力腔，

-第二进行绝缘的层，通过第二进行绝缘的层，盘的外边缘与第二配对电极的外边缘连接以形成第二压力腔，

-设置在第一配对电极中的凹部，通过凹部，第一压力腔可以加载以第一压力，

-设置在第二配对电极中的凹部，通过凹部，第二压力腔可以加载以第二压力，

其特征在于，

-盘通过沟槽划分为充当电极的内区域和由于沟槽而与内区域电绝缘的外区域，

-内区域包括布置在两个压力腔之间的测量膜片和包围测量膜片的、在两个进行绝缘的层的内边缘之间夹紧的边缘区域，以及

-内区域与每个配对电极分别形成电容器，电容器具有依赖于作用到测量膜片上的第一与第二压力之间的压差的电容量。

根据第一改进方案，内区域包括朝盘的边缘延伸的，尤其是接片形的联接区域。

第一改进方案的一个改进方式的特征在于，

-布置在盘与第二配对电极之间的进行绝缘的层具有使联接区域的至少一个部分区域露出的留空部，

-第二配对电极具有通入进行绝缘的层内的留空部中的留空部，以及

-充当电极的内区域的电联接以穿过配对电极内的留空部和第二进行绝缘的层内的留空部的方式来实现。

根据最后提到的改进方案的一个设计方案，内区域的联接通过导体轨迹，尤其是通过溅射上金属化部而施装的导体轨迹来实现，导体轨迹从联接区域沿第二进行绝缘的层的周侧面和第二配对电极的周侧面延伸到第二配对电极的背对盘的背侧，其中，在导体轨迹与第二配对电极的导体轨迹在其上延伸的表面之间设置有绝缘层。

根据一个优选的设计方案，沟槽具有大于等于5μm的沟槽宽度。沟槽优选具有大于等于盘的厚度的四分之一的沟槽宽度。

根据另一优选的设计方案，内区域的在两个进行绝缘的层的内边缘之间夹紧的边缘区域具有大于等于500μm的宽度。

根据另一设计方案，在第一和第二配对电极上分别施装有联接部，尤其是联接部作为金属化部溅射上，各自的配对电极可以通过联接部电联接。

根据本发明的压差传感器的一个优选的实施方案的特征在于，

-第一和第二配对电极是一体式的，并且尤其是由硅构成，

-盘是硅盘，尤其是由SOI晶片的覆盖层制成的硅盘，并且

-第一和第二进行绝缘的层分别是氧化硅层。

此外，本发明包括一种用于运行根据本发明的压差传感器的方法，其特征在于，

-借助通过盘的充当电极的内区域和第一配对电极形成的第一电容器和/或通过盘的充当电极的内区域和第二配对电极形成的第二电容器的电容量来确定作用到测量膜片上的压差，并且/或者

-借助通过第一和第二配对电极形成的电容器的电容量来确定针对在两侧相同地作用在压差传感器的系统压力的度量。

此外，本发明包括一种用于生产根据本发明的压差传感器的方法，尤其是能在晶片带中实施以并行地生产多个结构相同的压差传感器的方法，其特征在于，

-沟槽尤其是通过深反应离子蚀刻引入SOI晶片的形成盘的覆盖层中，

-由施装在第一硅晶片的承载层上的绝缘层制造出第一进行绝缘的层，其中，将绝缘层的在外侧被绝缘层的保留的形成第一进行绝缘的层的边缘包围的区域去除，尤其是通过以缓冲氢氟酸实施的蚀刻法蚀刻掉，

-第一配对电极通过如下方式由第一硅晶片的承载层来制造，即，将形成第一配对电极的凹部的凹陷部引入承载层中，尤其是借助深反应离子蚀刻或者以氢氧化钾实施的蚀刻法蚀刻到承载层中，

-第一硅晶片的绝缘层与SOI晶片的覆盖层连接，尤其是借助硅热键合连接，从而使得第一配对电极的凹部位于测量膜片之上，

-通过如下方式将SOI晶片的覆盖层露出，即，将SOI晶片的承载层去除，尤其是借助深反应离子蚀刻或者以氢氧化钾实施的蚀刻法蚀刻掉，并且将SOI晶片的由此露出的绝缘层去除，尤其是通过以缓冲氢氟酸实施的蚀刻法、通过反应离子蚀刻法或通过深反应离子蚀刻法蚀刻掉，

-由施装在第二硅晶片的承载层上的绝缘层制造出第二进行绝缘的层，其中，将绝缘层的在外侧被绝缘层的保留的、形成第二进行绝缘的层的边缘包围的区域去除，尤其是通过以缓冲氢氟酸实施的蚀刻法蚀刻掉，

-第二配对电极通过如下方式由第二硅晶片的承载层来制造，即，将形成第二配对电极的凹部的凹陷部引入承载层中，尤其是借助深反应离子蚀刻或者以氢氧化钾实施的蚀刻法蚀刻到承载层中，

-第二硅晶片与SOI晶片的与第一硅晶片连接的覆盖层连接，尤其是借助硅热键合连接，从而使得两个配对电极的留空部在测量膜片的两侧对置。

该方法的一个设计方案的特征在于，

-内区域包括朝盘的边缘延伸的联接区域，

-在制造第二进行绝缘的层时，产生进行绝缘的层中的使联接区域的至少一个部分区域露出的留空部，并且

-在制造第二配对电极时，产生第二配对电极中的通入进行绝缘的层内的留空部中的留空部。

根据本发明的方法的一个改进方案的特征在于，在晶片复合件中并行地生产多个结构相同的压差传感器，其中，压差传感器成对地以如下方式并排生产，即，

-每对的两个压差传感器的联接区域彼此相邻，

-压差传感器关于在成对的联接区域之间延伸的分离线镜像对称地构建，在最后将压差传感器分开时，晶片复合件沿分离线被分离，

-每对的第二进行绝缘的层中的彼此相邻的留空部通过去除第二硅晶片的绝缘层的唯一的相联的区域来产生，并且

-每对的第二配对电极中的彼此相邻的留空部通过将唯一的凹陷部引入第二硅晶片的承载层中来产生。

根据本发明的压差传感器具有如下优点，即，能导电的盘的充当电极的内区域通过沟槽与盘的外区域分离。由此，依赖于压差变化的子电容量在通过电极和其中一个配对电极分别形成的两个电容器的被测量的总电容量中的份额明显增大。由此实现的是，该压差传感器比将整个层用作电极的压差传感器具有明显更高的测量精确度。

此外，根据本发明的压差传感器基于一体式的直接充当配对电极的基体非常简单地构建，并且可以低成本地生产。

因为外区域的基面的大小由于沟槽而并不影响测量精确度，所以压差传感器的基面的几何形状可以近乎自由地选择，并且因此为了充分利用在晶片复合件中生产时与之相关的优点而可以是正方形的。

附图说明

现在，借助示出实施例的附图详细阐述本发明及其优点。相同的元件在所有附图中设有相同的附图标记。其中：

图1示出根据本发明的压差传感器；

图2示出图1的压差传感器的各个层的俯视图；

图3示出用于生产图1的压差传感器的方法步骤a)-g)；以及

图4示出在图3的方法步骤a)中示出的SOI晶片的覆盖层的俯视图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的压差传感器的一个实施例。图2示出各个层的俯视图，由各个层构建出图1的压差传感器。压差传感器包括布置在第一与第二配对电极1、3之间的盘5。盘5和配对电极1、3由能导电的材料，优选晶体硅构成。配对电极1、3是基本上盘形的，并且与盘5相比具有明显更大的厚度。盘5的厚度依赖于压差传感器的测量区域来设置，并且以典型的方式位于数十μm的数量级中，例如20μm至100μm的范围内。与之相比，配对电极1、3具有在数百微米，例如300μm的数量级中的厚度。

在盘5与第一配对电极1之间设置有第一进行绝缘的层7，优选氧化硅层，通过该第一进行绝缘的层，盘5的面对第一配对电极1的第一侧面的外边缘与第一配对电极1的面对盘5的端侧的外边缘压力密封地连接以形成在第一配对电极1与盘5之间围出的第一压力腔9。

在盘5与第二配对电极3之间设置有第二进行绝缘的层11，优选氧化硅层，通过该第二进行绝缘的层，盘5的面对第二配对电极3的第二侧面的外边缘与第二配对电极3的面对盘5的端侧的外边缘压力密封地连接以形成在第二配对电极3与盘5之间围出的第二压力腔9。

在第一配对电极1中设置有延伸穿过第一配对电极1的、通入第一压力腔9中的凹部13，通过凹部，第一压力腔9可以加载以第一压力p₁。在第二配对电极3中设置有延伸穿过第二配对电极3的、通入第二压力腔9中的、优选形状相同的凹部13，通过凹部，第二压力腔9可以加载以第二压力p₂。

盘5的位于两个压力腔9之间的优选圆形的区域形成测量膜片15，在测量膜片的面对第一配对电极1的第一侧面上作用有第一压力p₁，在测量膜片的面对第二配对电极3的第二侧面上作用有第二压力p₂。形成测量膜片15的区域在图2的图c)中通过虚线示出的圆表示。测量膜片15例如具有2mm至3mm的直径。相应地，进行绝缘的层7、11在其中间分别具有使测量膜片15露出的、形成各自的压力腔9的、圆盘形的凹部。作用于测量膜片15上的、通过第一和第二压力p₁、p₂的差得到的压差Δp导致测量膜片15的依赖于待测量的压差Δp的偏移。

根据本发明，盘5通过沟槽17划分为内区域19和包围内区域19的外区域21。内和外区域19、21由于沟槽17而相互电绝缘。在此，在5μm至10μm的数量级中的沟槽宽度已经足够用于确保两个区域19、21彼此间足够的电绝缘。优选地，沟槽宽度大于等于盘5的厚度的四分之一。

内区域19包括露出的测量膜片15和与测量膜片15相邻的、在外侧全面包围测量膜片15的狭长的边缘区域23。两个进行绝缘的层7、11中的形成压力腔9的凹部以如下方式来设定，即，使得进行绝缘的层7、11的与凹部相邻的内边缘25遮盖沟槽17和盘5的内区域19的边缘区域23。边缘区域23在两个进行绝缘的层7、11的内边缘25之间夹紧。在此已经足够的是，在轴向方向上，也就是说平行于测量膜片15的面法线地在内边缘25之间夹紧的边缘区域23在径向方向上具有在图1中通过双箭头示出的大于等于500μm的宽度，以便导致足够稳定的外侧夹紧。

内区域19充当电极，其与两个配对电极1、3的每个配对电极分别形成电容器，其电容量C1或C3依赖于测量膜片15的与压差Δp相关的弯曲而变化。

内区域19优选包括联接区域27，其从测量膜片15延伸至盘5的外边缘。联接区域27优选构造为狭长的接片，沟槽17朝联接区域的两个纵向侧延伸。联接区域27的面对第一配对电极1的上侧被第一进行绝缘的层7遮盖。在联接区域27的下侧布置在盘5与第二配对电极3之间的第二进行绝缘的层11在外侧具有留空部29，贯穿留空部地露出了联接区域27的至少一个部分区域。相应地，第二配对电极3也具有外侧的留空部31，留空部31通入第二进行绝缘的层11内的使联接区域27露出的留空部29中。盘5的充当电极的内区域19因此可以贯穿第二进行绝缘的层11和第二配对电极3中的留空部29、31地经由联接区域27的下侧被接触。

电极的电联接优选通过施装到例如形式为金属化部的联接区域27的露出的下侧上的导体轨迹33来实现。导体轨迹33优选从联接区域27的下侧经由第二进行绝缘的层11中的留空部29的周侧面和第二配对电极3中的留空部31的周侧面引导到配对电极3的背对盘5的背侧。为了使导体轨迹33相对第二配对电极3电绝缘，在导体轨迹33与第二配对电极3的导体轨迹33在其上延伸的表面之间设置有绝缘层35。

两个配对电极1、3的电联接优选通过直接施装到各自的配对电极1或3上的联接部37、39来实现。

电极和两个配对电极1、3与在此未示出的测量电路联接，测量电路借助通过电极和第一配对电极1形成的第一电容器的电容量C1和/或借助通过电极和第二配对电极3形成的第二电容器的电容量C3来确定作用到测量膜片15上的压差Δp。为此，可以借助压差传感器的在校准方法中获知的特性曲线直接将压差测量值与第一和/或第二电容器的电容量C1、C3进行配属。替选地，两个电容量C1、C3的差的变化f可以借助第一和第二电容量根据f＝(C1-C2)/(C1+C2)来确定，借助压差传感器的在校准方法中获知的特性曲线将压差测量值与差的变化进行配属。

附加地，借助测量电路可以确定通过两个配对电极1、3形成的电容器的电容量Cs。电容量Cs依赖于两个配对电极1、3彼此间的间距，并且因此可以考虑作为针对在两侧相同地作用在压差传感器上的系统压力p_S的度量。在两侧相同地作用在压差传感器上的系统压力p_S导致压差传感器在轴向方向上，也就是说平行于测量膜片15的面法线的压缩，由于该压缩，两个配对电极1、3彼此间的间距发生变化。

以该方式测量的系统压力p_S可以例如考虑用于补偿压差测量的依赖于系统压力p_S的测量误差。

第一和第二电容器分别由靠内的子电容器和在外侧包围靠内的子电容器的靠外的子电容器构成，靠内的子电容器的电容器面相应于测量膜片15的面。与类似构建的在盘5中没有沟槽的压差传感器不同的是，靠外的子电容器的电容器面通过沟槽17向外限界。靠外的子电容器的电容器面仅包括通过盘5的内区域19的外边缘区域23的面和接片形的联接区域27的面得到的电容器面。本发明提供的优点是，沟槽17的面和盘5的整个外区域21的面由于沟槽17而并不对靠外的子电容器的电容器面做出贡献。

因为电容器的电容量与其电容器面成比例地升高，所以相比于通过部分电容量的和得到的所测量的电容量C1＝C1a+C1b或者C3＝C3a+C3b，在测量技术上待检测的、依赖于测量膜片15的与压差相关的弯曲的电容量变化ΔC1a或ΔC3a在根据本发明的压差传感器中比在不带沟槽17的压差传感器的情况下明显更大。

因此，通过本发明可行的是，利用具有仅由唯一的、充当配对电极的层构成的基体的压差传感器获得足够的测量精确度。

因为盘5的外区域21并不对靠外的子电容器的电容量做出贡献，所以根据本发明的压差传感器的基面的几何形状是可以自由选择的。相应地，压差传感器可以具有在其在晶片复合件中的低成本生产方面有利的正方形的基面，而不会由此形成关于可获得的测量精确度的缺点。

生产根据本发明的压差传感器优选借助下面结合图2描述的方法来实现。为了生产具有集成在多层的基体中的配对电极的压差传感器，通常需要至少三个昂贵的SOI晶片，而为了生产根据本发明的压差传感器仅需要唯一的SOI晶片41以及第一和第二硅晶片43、45。SOI晶片41具有由硅构成的承载层T_Si、布置在承载层T_Si上的绝缘层I_SiO2、尤其是氧化硅层和布置在绝缘层I_SiO2上的由硅构成的覆盖层D_Si。第一和第二硅晶片43、45分别包括由硅构成的承载层T_Si、施装在承载层T_Si上的绝缘层I_SiO2，尤其是氧化硅层。例如在氧化过程，例如湿或潮湿氧化过程中施装各自的绝缘层I_SiO2。

该方法优选针对大量的在晶片复合件中的压差传感器来实施。图3示例性地示出该方法，其例如用于生产两个在晶片复合件中制造的压差传感器，该方法为了并行地制造出更多的，优选偶数数量的压差传感器可以相应扩展。在此，压差传感器优选成对地以如下方式并排制造，即，每对的两个压差传感器的联接区域27彼此相邻，并且两个压差传感器关于在两个联接区域27之间延伸的分离线镜像对称地构建，在最后将压差传感器分开时，复合件沿分离线被分离。分离线在图2中作为连续穿过所有方法步骤a)-g)的线画出。

SOI晶片41的覆盖层D_Si形成压差传感器的盘5。相应地，在方法步骤a)中，将沟槽17引入SOI晶片41的覆盖层D_Si中，通过覆盖层，各个盘5分别划分成内区域19和外区域21。由于成对的制造，每对的两个压差传感器的沟槽17在俯视图中形成关于分离线对称延伸的闭合的哑铃形的线。图4为此示出SOI晶片41的根据方法步骤a)制备的覆盖层D_Soi的俯视图。为了生产沟槽17优选使用蚀刻法，例如以英语名称“deep reactive ion etching(DRIE)”公知的深反应离子蚀刻。

并行地或者在其之后，在方法步骤b)中，由第一硅晶片43的绝缘层I_SiO2制造出第一进行绝缘的层7，并且由第一硅晶片的承载层T_Si制造出第一配对电极1。为此，执行第一硅晶片43的绝缘层I_SiO2的结构化，通过该结构化在外侧去除绝缘层I_SiO2的分别被绝缘层I_SiO2的保留的形成第一进行绝缘的层7的边缘包围的、在此是圆盘形的区域47。为了清楚起见，待去除的区域的附图标记47在图2b)中画出。为了去除优选使用以缓冲氢氟酸(bufferedhydrofluoric acid(BHF))实施的蚀刻法。附加地，将形成第一配对电极1的凹部13的凹陷部引入，优选蚀刻到第一硅晶片43的承载层T_Si中。为此，深反应离子蚀刻(DRIE)的方法是适用的。替选地，蚀刻可以借助氢氧化钾(KOH)执行。

在随后的方法步骤c)中，根据方法步骤a)加工的SOI晶片41与根据方法步骤b)加工的第一硅晶片43压力密封地连接。为此，将第一硅晶片43放置到SOI晶片41上，从而使第一硅晶片43的绝缘层I_SiO2位于SOI晶片41的覆盖层D_Si上，并且凹部13居中地位于内区域19的形成测量膜片15的部分区域之上。第一硅晶片43的绝缘层I_SiO2与SOI晶片41的覆盖层D_Si之间的压力密封的连接优选借助硅热键合来实现。

随后，在方法步骤d)中去除SOI晶片41的承载层T_Si和SOI晶片41的通过去除承载层T_Si露出的绝缘层I_SiO2。

去除承载层T_Si可以纯粹机械地通过打磨进行。优选地，为了去除承载层T_Si使用蚀刻法，例如深反应离子蚀刻(DRIE)或借助氢氧化钾(KOH)实施的蚀刻。为了去除绝缘层I_SiO2优选使用以缓冲氢氟酸(buffered hydrofluoric acid(BHF))实施的蚀刻法。为此，替选地也可以使用反应离子蚀刻法或者深反应离子蚀刻法。

并行地或者在其之后，在方法步骤e)中，由第二硅晶片45的绝缘层I_SiO2制造出第二进行绝缘的层11，并且由第二硅晶片的承载层T_Si制造出第二配对电极3。

为此，执行第二硅晶片45的绝缘层I_SiO2的结构化，通过该结构化在外侧去除绝缘层I_SiO2的分别被绝缘层I_SiO2的保留的形成第二进行绝缘的层11的边缘包围的、在此是圆盘形的区域49。为了清楚起见，待去除的区域的附图标记49在图2d)中示出。区域49与在方法步骤b)中在第一硅晶片43的绝缘层I_SiO2中去除的区域47形状相同。在相同的工作过程中产生第二进行绝缘的层11的在压差传感器中至少部分使联接区域27露出的留空部29。因为成对的两个压差传感器的联接区域27彼此相邻，所以配属的两个留空部29也彼此相邻。这提供的优点是，两个彼此相邻的留空部29分别可以通过去除唯一的相联的区域51来制造。

为了去除区域49、51优选使用以缓冲氢氟酸(buffered hydrofluoricacid(BHF))实施的蚀刻法。

随后，将形成第二配对电极3的凹部13的凹陷部引入，优选蚀刻到第二硅晶片45的承载层T_Si中。在相同的工作过程中制造出第二配对电极3的留空部31。因为配对的两个压差传感器的联接区域27彼此相邻，所以附属的配对电极3中的配属的可接近联接区域的留空部31也彼此相邻。这提供的优点是，两个彼此相邻的留空部31分别可以通过引入唯一的凹陷部53来制造。为了引入形成凹部13的凹陷部以及分别形成两个留空部31的凹陷部53，深反应离子蚀刻法是适用的。替选地，蚀刻可以借助氢氧化钾(KOH)执行。

在方法步骤f)中，以该方式加工的第二硅晶片45与在方法步骤d)中准备好的复合件的SOI晶片41的覆盖层D_Si压力密封地连接，从而使得两个硅晶片43、45的形成凹部13的凹陷部在盘5的两侧对置，并且使得分别形成两个留空部31的凹陷部53位于附属的联接区域27之下。压力密封的连接也优选借助硅热键合来实现。

最后，在方法步骤g)中施装导体轨迹33和联接部37、39，并且在晶片复合件中生产的压差传感器通过锯断而分开。

为此，在限界留空部31的周侧面的区域和第二配对电极3的背侧的区域上分别施装有绝缘层35，导体轨迹33在这些区域上延伸。导体轨迹33直接在中间未加入绝缘层的情况下施装到露出的联接区域27和第二进行绝缘的层11的留空部29的分别与联接区域27相邻的内周侧面上。

第一和第二配对电极1、3的联接部37、39刚好也直接施装到第一和第二配对电极1、3的背侧的相应的部位上。

导体轨迹33和联接部37、39为此优选构造为金属化部，其例如通过溅射来施装。导体轨迹33和联接部37、39例如由铝构成。替选地，在中间加入粘附剂的情况下也可以使用由金、钛或铂金构成的金属化部。

附图标记列表

1 第一配对电极

3 第二配对电极

5 盘

7 第一进行绝缘的层

9 压力腔

11 第二进行绝缘的层

13 凹部

15 测量膜片

17 沟槽

19 内区域

21 外区域

23 内区域的边缘区域

25 进行绝缘的层的内边缘

27 联接区域

29 留空部

31 留空部

33 导体轨迹

35 绝缘层

37 联接部

39 联接部

41 SOI晶片

43 第一硅晶片

45 第二硅晶片

47 区域

49 区域

51 区域

53 凹陷部

Claims

1.压差传感器，所述压差传感器包括：

-第一配对电极和第二配对电极(1、3)，

-布置在两个配对电极(1、3)之间的能导电的盘(5)，

-第一进行绝缘的层(7)，通过所述第一进行绝缘的层，所述盘(5)的外边缘与所述第一配对电极(1)的外边缘连接以形成第一压力腔(9)，

-第二进行绝缘的层(11)，通过所述第二进行绝缘的层，所述盘(5)的外边缘与所述第二配对电极(3)的外边缘连接以形成第二压力腔(9)，

-设置在所述第一配对电极(1)中的凹部(13)，通过所述设置在所述第一配对电极中的凹部，所述第一压力腔(9)能加载以第一压力(p₁)，以及

-设置在所述第二配对电极(3)中的凹部(13)，通过所述设置在所述第二配对电极中的凹部，所述第二压力腔(9)能加载以第二压力(p₂)，

其特征在于，

-所述盘(5)通过沟槽(17)划分为充当电极的内区域(19)和通过所述沟槽(17)与所述内区域电绝缘的外区域(21)，

-所述内区域(19)包括布置在两个压力腔(9)之间的测量膜片(15)和包围所述测量膜片(15)的、在两个进行绝缘的层(7、11)的内边缘(25)之间夹紧的边缘区域(23)，并且

-所述内区域(19)与其中每个配对电极(1、3)分别形成电容器，所述电容器具有依赖于作用到所述测量膜片(15)上的在所述第一压力与所述第二压力(p₁、p₂)之间的压差(Δp)的电容量(C1、C3)。

2.根据权利要求1所述的压差传感器，其特征在于，所述内区域(19)包括朝所述盘(5)的边缘延伸的，尤其是接片形的联接区域(27)。

3.根据权利要求2所述的压差传感器，其特征在于，

-布置在所述盘(5)与所述第二配对电极(3)之间的进行绝缘的层(11)具有使所述联接区域(27)的至少一个部分区域露出的留空部(29)，

-所述第二配对电极(3)具有通入所述进行绝缘的层(11)的留空部(29)中的留空部(31)，并且

-所述充当电极的内区域(19)的电联接穿过所述配对电极(3)中的留空部(31)和所述第二进行绝缘的层(11)中的留空部(29)来实现。

4.根据权利要求3所述的压差传感器，其特征在于，所述内区域(19)的联接通过导体轨迹(33)，尤其是借助溅射上金属化部而施装的导体轨迹(33)来实现，所述导体轨迹从所述联接区域(27)沿所述第二进行绝缘的层(11)的周侧面和所述第二配对电极(3)的周侧面延伸至所述第二配对电极(3)的背对所述盘(5)的背侧，其中，在所述导体轨迹(33)与所述第二配对电极(3)的所述导体轨迹(33)在其上延伸的表面之间设置有绝缘层(35)。

5.根据权利要求1所述的压差传感器，其特征在于，所述沟槽(17)具有大于等于5μm的沟槽宽度。

6.根据权利要求5所述的压差传感器，其特征在于，所述沟槽(17)具有大于等于所述盘(5)的厚度的四分之一的沟槽宽度。

7.根据权利要求1所述的压差传感器，其特征在于，所述内区域(19)的在两个进行绝缘的层(7、11)的内边缘(25)之间夹紧的边缘区域(23)具有大于等于500μm的宽度。

8.根据权利要求1所述的压差传感器，其特征在于，在所述第一配对电极和所述第二配对电极(1、3)上分别施装有联接部(37、39)，尤其是所述联接部作为金属化部被溅射上，各自的配对电极(1、3)能通过所述联接部电联接。

9.根据权利要求1所述的压差传感器，其特征在于，

-所述第一配对电极和所述第二配对电极(1、3)是一体式的，并且尤其是由硅构成，

-所述盘(5)是硅盘，尤其是由SOI晶片(41)的覆盖层(D_Si)制成的硅盘，并且

-所述第一进行绝缘的层和所述第二进行绝缘的层(7、11)分别是氧化硅层。

10.用于运行根据前述权利要求中任一项所述的压差传感器的方法，其特征在于，

-借助通过盘(5)的充当电极的内区域(19)和第一配对电极(1)形成的第一电容器和/或通过盘(5)的充当电极的内区域(19)和第二配对电极(3)形成的第二电容器的电容量(C1)来确定作用到测量膜片(15)上的压差(Δp)，并且/或者

-借助通过所述第一配对电极和所述第二配对电极(1、3)形成的电容器的电容量(C_S)来确定针对相同地作用在所述压差传感器的两侧的系统压力(p_S)的度量。

11.用于生产根据权利要求1至9中至少一项所述的压差传感器的方法，尤其是能在晶片带中实施用以并行生产多个结构相同的压差传感器的方法，其特征在于，

-将沟槽(17)引入SOI晶片(41)的形成盘(5)的覆盖层(D_Si)中，尤其是通过深反应离子蚀刻(DRIE)蚀刻到SOI晶片(41)的形成盘(5)的覆盖层(D_Si)中，

-由施装在第一硅晶片(43)的承载层(T_Si)上的绝缘层(I_SiO2)制造出第一进行绝缘的层(7)，其中，将所述绝缘层(I_SiO2)的在外侧被所述绝缘层(I_SiO2)的保留的形成所述第一进行绝缘的层(7)的边缘包围的区域(47)去除，尤其是通过以缓冲氢氟酸(BHF)实施的蚀刻法蚀刻掉，

-第一配对电极(1)通过如下方式由第一硅晶片(43)的承载层(T_Si)来制造，即，将形成所述第一配对电极(1)的凹部(13)的凹陷部引入所述承载层(T_Si)中，尤其是借助深反应离子蚀刻(DRIE)或者以氢氧化钾(KOH)实施的蚀刻法蚀刻到所述承载层(T_Si)中，

-将所述第一硅晶片(43)的绝缘层(I_SiO2)与所述SOI晶片(41)的覆盖层(D_Si)连接，尤其是借助硅热键合连接，从而使得所述第一配对电极(1)的凹部(13)位于测量膜片(15)之上，

-通过如下方式将所述SOI晶片(41)的覆盖层(D_Si)露出，即，将所述SOI晶片的承载层(T_Si)去除，尤其是借助深反应离子蚀刻(DRIE)或者以氢氧化钾(KOH)实施的蚀刻法蚀刻掉，并且将所述SOI晶片的由此露出的绝缘层(I_SiO2)去除，尤其是通过以缓冲氢氟酸(BHF)实施的蚀刻法、通过反应离子蚀刻法(RIE)或通过深反应离子蚀刻法(DRIE)蚀刻掉，

-由施装在第二硅晶片(45)的承载层(T_Si)上的绝缘层(I_SiO2)制造出第二进行绝缘的层(11)，其中，将所述绝缘层(I_SiO2)的在外侧被所述绝缘层(I_SiO2)的保留的形成所述第二进行绝缘的层(11)的边缘包围的区域(49)去除，尤其是通过以缓冲氢氟酸(BHF)实施的蚀刻法蚀刻掉，

-第二配对电极(3)通过如下方式由所述第二硅晶片(45)的承载层(T_Si)来制造，即，将形成所述第二配对电极(3)的凹部(13)的凹陷部引入所述承载层(T_Si)中，尤其是借助深反应离子蚀刻(DRIE)或者以氢氧化钾(KOH)实施的蚀刻法蚀刻到所述承载层(T_Si)中，并且

-将所述第二硅晶片(45)与所述SOI晶片(41)的与所述第一硅晶片(43)连接的覆盖层(D_Si)连接，尤其是借助硅热键合连接，使得两个配对电极(1、3)的留空部(13)在所述测量膜片(5)的两侧对置。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，

-内区域(19)包括朝所述盘(5)的边缘延伸的联接区域(27)，

-在制造所述第二进行绝缘的层(11)时，在所述进行绝缘的层(11)内产生使所述联接区域(27)的至少一个部分区域露出的留空部(29)，并且

-在制造所述第二配对电极(3)时，在所述第二配对电极(3)中产生通入所述进行绝缘的层(11)内的留空部(29)中的留空部(31)。

13.根据权利要求11和12所述的方法，其特征在于，在晶片复合件中并行地制造出多个结构相同的压差传感器，其中，所述压差传感器成对地通过如下方式并排制造，即，

-每对的两个压差传感器的联接区域(27)彼此相邻，

-所述压差传感器关于在成对的联接区域(27)之间延伸的分离线镜像对称地构建，在最后将所述压差传感器分开时，所述晶片复合件沿着所述分离线被分离，

-每对的第二进行绝缘的层(11)中的彼此相邻的留空部(29)通过去除所述第二硅晶片(45)的绝缘层(I_SiO2)的唯一的相联的区域(51)来产生，并且

-每对的第二配对电极(3)中的彼此相邻的留空部(31)通过将唯一的凹陷部(53)引入所述第二硅晶片(45)的承载层(T_Si)中来产生。