CN111351608B - 用于电容式压力传感器设备的微机械构件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电容式压力传感器设备的微机械构件,具有:衬底(10);框围部分表面(16)的框架结构(12);膜片(18),其借助框架结构(12)如此展开,使得膜片(18)的无支承的区域(20)跨越所框围的部分表面(16),其中存在参考压力(p0)的内部容积(22)气密密封,通过在无支承的区域(20)的外侧(20a)上的物理压力(p)不等于参考压力(p0),膜片(18)的无支承的区域(20)可变形;测量电极(24),其布置在所框围的部分表面(16)上,除所述测量电极(24)外参考测量电极(26)布置在所框围的部分表面(16)上,参考测量电极与测量电极(24)电隔离。本发明还涉及一种用于制造电容式压力传感器设备的微机械构件的制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电容式压力传感器设备的微机械构件和一种电容式压力传感器设备。本发明同样涉及一种用于电容式压力传感器设备的微机械构件的制造方法和一种用于制造电容式压力传感器设备的方法。
背景技术
在DE 10 2009 000 403 A1中描述一种电容式压力传感器,该电容式压力传感器包括衬底、施加到衬底的一侧上的中间层、将中间层的部分表面框起来的框架结构和借助该框架结构展开的膜片。膜片和框架结构包围其中存在内压力的空腔。此外,通过在无支承(freitragen)的区域的从空腔离开地取向的外侧上的物理压力不等于内压力的方式,膜片的至少一个无支承的区域可以如此变形,使得固定在无支承的区域上且伸入到空腔中的第一电极相对于所框围(umrahmen)的部分表面上的第二电极是可移动的。借助分析处理施加在两个电极之间的电压,应该能够确定存在于无支承的区域外侧上的物理压力。
发明内容
本发明提出一种具有本发明的技术方案的用于电容式压力传感器设备的微机械构件、一种具有本发明的技术方案的电容式压力传感器设备、一种具有本发明的技术方案的用于电容式压力传感器设备的微机械构件的制造方法,以及一种具有本发明的技术方案的用于制造电容式压力传感器设备的方法。
本发明的优点
本发明提出一种可能性:将包括测量电极的测量电容器和包括参考测量电极的参考电容器集成到由框架结构和以该框架结构展开的膜片所形成的测量结构中,其中,尽管测量电容器和参考电容器共同集成到相同的测量结构中,仍然可以量取在测量电容器上的在外侧上起作用的物理压力相关的测量电容,和在参考电容器上的与物理压力(基本上)无关的参考电容。通过对以这种方式所获得的测量电容和参考电容进行共同地分析处理,可以确定并“滤除”对于测量结构(尤其对于膜片)的周围环境影响和系统影响,由此能够确定无支承的区域的外侧上占主导的(vorherrschen)压力的准确且无误差的测量值。同时,将测量电容器和参考电容器共同集成到相同的测量结构中能够实现微机械构件的节省空间的设计。这简化了微机械构件的小型化或配备有微机械构件的电容式压力传感器设备的小型化,并且以此方式扩展微机械构件或电容式压力传感器设备的应用可能性。此外,通过微机械构件的小型化可以节省材料成本。
在微机械构件的一种有利的实施方式中,测量电极和构造在无支承的区域中的和/或固定在无支承的区域上的对电极可以如此电接通,使得可以量取测量电极和对电极之间所存在的测量电压。优选地,参考测量电极与构造在无支承的区域中的和/或固定在框架结构上的和/或固定在所框围的部分表面上的参考对电极可以如此电接通,使得可以量取在参考测量电极和参考对电极之间所存在的参考电压。因此,可以无问题地确定测量电压和参考电压的不同的值,并且随后进行分析处理以补偿周围环境影响和/或系统影响。
优选地,可以量取在测量电极和固定在无支承的区域上的对电极之间的测量电压,并且可以量取在参考测量电极和固定在框架结构上的和/或固定在所框围的部分表面上的参考对电极之间的参考电压。在这种情况下,对电极可以相对于测量电极如此布置并且参考对电极可以相对于参考测量电极如此布置,使得在无支承的区域的外侧上的物理压力等于参考压力时,对电极处在至测量电极的第一间距中,参考测量电极处在至参考对电极的第二间距中,第二间距小于第一间距。尤其可以如此确定参考测量电极和参考对电极之间的第二间距,使得在配备有微机械构件的电容式压力传感器设备的外侧上存在可称作“工作压力”的物理压力的情况下,该第二间距大致相应于测量电极与对电极之间的第一间距。术语“工作压力”可以理解为在主动使用电容式压力传感器设备期间在外侧上通常占主导的或期望的物理压力。在这种情况下,可以通过相对对称且相对简单的分析处理电路来无误差地且准确地确定在主动使用电容式压力传感器设备期间在外侧上占主导的物理压力。
在微机械构件的另一有利的实施方式中,可以限定由框架结构所框围的部分表面的中点,其中,测量电极覆盖中点,而参考测量电极与所框围的部分表面的中点间隔开地布置。微机械构件的这种实施方式使用了以下事实:通常由于作用在外侧上的物理压力不等于参考压力,与无支承的区域的边缘面相比,膜片的无支承的区域的跨越(überspannen)所框围的部分表面的中点的部分面/中心面更加强烈地凸出,因此,与无支承的区域的边缘面相比,跨越所框围的部分表面的中点的部分面/中心面更“压力敏感”。因此,单独借助在本段落中所描述的测量电极和参考测量电极的布置可以确保,借助测量电极所确定的测量电压取决于在外侧上存在的物理压力,而借助参考电极所确定的参考电压(几乎)压力不敏感。
测量电极尤其可以处在由参考测量电极所围绕的面内。这也确保在先前的段落中所描述的优点。
例如通过无支承的区域的外侧上占主导的物理压力超过参考压力的方式,膜片的无支承的区域可以如此变形,使得能够限定无支承的区域的中心区域,该中心区域至所框围的部分表面的间距小于无支承的区域的其他部分区域至该部分表面的间距,其中,测量电极如此布置在所框围的部分表面上,使得通过物理压力超过参考压力的方式,无支承的区域的中心区域向测量电极的方向移动,其中,参考测量电极如此布置在所框围的部分表面上,使得通过物理压力超过参考压力的方式,无支承的区域在中心区域外的边缘区域向参考测量电极的方向弯曲。因此,膜片的在无支承的区域的外侧上占主导的物理压力显著地影响借助测量电极所测量的测量电压的当前值,而借助参考测量电极所测量的参考电压的当前值不受到/几乎不受到作用在外侧上的物理压力的影响。
在具有相应的微机械构件和分析处理电子部件的电容式压力传感器设备的情况下同样确保以上描述的优点,该分析处理电子部件设计用于至少在考虑所量取的测量电压和所量取的参考电压的情况下,关于分别在无支承的区域的外侧上占主导的物理压力来确定和输出一个测量值。
用于电容式压力传感器设备的微机械构件的相应的制造方法同样实现以上所描述的优点。应明确指出,根据微机械构件的以上所阐述的实施方式可以扩展该制造方法。
此外,用于制造电容式压力传感器设备的相应的方法也实现以上所描述的优点。相应于微机械构件的以上所阐述的实施方式也可以扩展用于制造电容式压力传感器设备的方法。
附图说明
以下将参考附图阐述本发明的其他特征和优点。附图示出:
图1至图8示出微机械构件的不同实施方式的示意图;
图9示出用于阐述微机械构件的制造方法的实施方式的流程图。
具体实施方式
图1示出微机械构件的第一实施方式的示意图。
图1中示意性地示出的微机械构件具有衬底10,该衬底优选包括至少一个半导体材料。衬底10例如可以是硅衬底。然而在此应指出,替代硅或作为硅的补充,衬底10还可以包括至少一个其他的材料。
微机械构件还具有框架结构12,该框架结构如此形成在衬底10的衬底侧10a上或形成在存在于衬底10上的至少一个中间层14上,使得框架结构12框围衬底10的和/或至少一个中间层14的部分表面16。框架结构12例如可以在覆盖衬底侧10a的绝缘层14上构造为中间层14。中间层14也可以包括多个部分层,例如氧化硅层和(富硅的)氮化硅层。借助框架结构12如此展开膜片/膜片层18,使得膜片18的无支承的区域20跨越部分表面16。膜片18可以至少包括至少一个半导体材料,例如硅。然而应指出,替代膜片18或作为膜片的补充,还可以包括至少一个其他材料。
此外,由框架结构12和膜片18所包围的内部容积(Innenvolumen)22是气密密封的,在该内部容积中存在参考压力p0。通过在无支承的区域20的从内部容积22离开地取向的外侧20a上的物理压力p不等于参考压力p0的方式,膜片18的无支承的区域20可变形/发生变形。微机械构件也具有测量电极24,该测量电极布置在所框围的部分表面16上。除了测量电极24之外,与测量电极24电隔离的参考测量电极26也布置在所框围的部分表面16上。因此,(相同的)膜片的(唯一的)无支承的区域不仅跨越测量电极24,而且跨越参考电极26。
将测量电极24和参考测量电极26共同布置在气密密封的内部容积22内实现微机械构件的节省空间的设计。这简化了微机械构件的小型化。此外,借助该微机械构件的节省空间的设计可以在制造该微机械构件时节省材料。因此,微机械构件的节省空间的设计也有助于降低其制造成本。
尽管将测量电极24和参考测量电极26集成到相同的内部容积22中,仍然可以使用测量电极24来测量与无支承的区域20的外侧20a上的物理压力p相关的测量电压,而借助参考测量电极26可以测量(基本上)与外侧20a上物理压力p无关的参考电压。因此,参考电压(几乎)仅取决于周围环境影响和/或系统影响(例如占主导的温度),并且因此适合有利地由测量电压来补偿/“滤除”这种影响。这确保借助测量电压(在一同考虑参考电压的情况下)可以可靠地、尤其(几乎)不受环境影响和/或系统影响地确定在无支承的区域20的外侧20a上占主导的物理压力p。
借助将电极24和26简单地布置在所框围的部分表面16上能够确保测量电极24适用于测量与物理压力p相关的测量电压,并且确保参考测量电极26适用于测量与物理压力p(基本上)无关的参考电压,其方式是:将测量电极24放置在无支承的区域20的“压力敏感的部分区段”的邻近/“下方”,而将参考测量电极26布置在无支承的区域20的(几乎)“压力稳定的部分区段”的邻近/“下方”。无支承的区域20的“压力敏感的部分区段”可以理解为无支承的区域20的部分面,在外侧20a上的物理压力p显著偏离参考压力p0的情况下,该部分表面发生偏移和/或变形。相应地,无支承的区域20的“压力稳定的部分区段”可以理解为无支承的区域20的另一部分面,在外侧20a上的物理压力p显著偏离参考压力p0的情况下该另一部分表面相比于“压力敏感的部分区段”较低程度地偏移和/或变形。基于其他描述中显而易见的是,借助将电极24和26这样地布置在所框围的部分表面16上已经可以实现,测量电极24有利地适用于测量与物理压力p相关的测量电压,而参考测量电极26有利地适用于测量与物理压力p(几乎)无关的参考电压。
由框架结构12所框围的部分表面16的中点M例如可以是可限定的,其中,测量电极24覆盖中点M,而参考测量电极26与中点M间隔开地布置在所框围的部分表面16上。借助电极24和26的这种布置可以充分利用以下事实:在外侧20a上的物理压力p明显偏离参考压力p0的情况下,无支承的区域20的跨越所框围的部分表面16的中点M的部分面(作为“压力敏感的部分区段”)强烈地偏移和/或变形。同时,无支承的区域20的在这种情况下跨越参考测量电极26的部分面(作为“压力稳定的部分区段”)的偏移和/或变形的程度显著降低。测量电极24尤其可以如此覆盖中点M,使得中点M处在距测量电极24的(未示出的)中心/重心的最小间距中。
替代地或补充地,测量电极24也可以位于由参考测量电极26包围的面内。在这种情况下,电极24和26的布置利用如下的其他优点:相比于跨越测量电极24的(作为“压力敏感的部分区段”)的面——该面可表示为无支承的区域20的中心面——无支承的区域20的跨越参考测量电极26的部分面(作为“压力稳定的部分区段”)通常由于其构造为无支承的区域20的边缘面而具有显著更低的弯曲刚度。此外,在这种情况下电极24和26的布置也利用如下的附加优点:参考电极26占据所框围的部分表面16的边缘面,该边缘面通常保持未使用。因此,在此描述的微机械构件的设计可以用于微机械构件的有针对性的小型化。然而应指出,还已经存在微机械构件的一种有利的设计:参考电极26仅布置在测量电极24的一侧或两侧或三侧上。
在图1的实施方式中,电极24和26的布置因此也可以改写为如下:通过无支承的区域20的外侧20a上占主导的物理压力p超过参考压力p0的方式,膜片18的无支承的区域20如此可变形/变形,使得可以限定无支承的区域20的中心区域28,该中心区域距所框围的部分表面16的间距小于无支承的区域的其他部分区域距该部分表面的间距,其中,测量电极24如此布置在所框围的部分表面16上,使得通过物理压力p超过参考压力p0的方式,无支承的区域20的中心区域28在测量电极24的方向上移动。因此,中心区域28跨越测量电极24(作为“压力敏感的部分区段”)。反之,参考测量电极26如此布置在所框围的部分表面16上,使得通过物理压力p超过参考压力p0的方式,位于无支承的区域20的中心区域28外的无支承的区域20的边缘区域30仅在朝向参考测量电极26的方向上轻微地弯曲。因此,通过物理压力p超过参考压力p0的方式在边缘区域30和参考测量电极26之间所引起的间距变化明显低于在中心区域28与测量电极24之间同样所引起的间距变化。因此,跨越参考测量电极26的边缘区域30可以称为“压力稳定的部分区段”。
在图1的微机械构件中,测量电极24与固定在无支承的区域20上的对电极32可以如此电接通,使得能够量取在测量电极24和对电极32之间所存在的测量电压。因此,测量电极24和对电极32可表示为有效电容/有效电容器。对电极32固定在无支承的区域20的从外侧20a离开地指向的内侧上。对电极32如此伸入到内部容积22中,使得在测量电极24和对电极32之间仅存在相对较小的第一间距d1,其中,第一间距d1根据在外侧18上占主导的物理压力p而变化。测量电极24和对电极32之间的相对较小的第一间距d1有助于提高有效电容的压力敏感性。对电极32可以是逐点地或面式地——尤其通过至少一个连接区域34——与无支承的区域20连接。优选地,对电极32悬挂在无支承的区域20的“压力敏感的部分区段”上,例如悬挂在无支承的区域20的中心区域28上。
替代地,对电极32也可以构造在无支承的区域20中,具体地仅在无支承的区域20的“压力敏感的部分区段”内。对电极32尤其可以仅构造在无支承的区域20的中心区域28内。
参考测量电极26和构造在无支承的区域20中的参考对电极36同样可以如此电接通,使得可以量取在参考测量电极26与参考对电极36之间所存在的参考电压。参考测量电极26和参考对电极36可以改写为参考电容/参考电容器。在参考测量电极26和参考对电极36之间存在第二间距d2,该第二间距明显大于测量电极24与对电极32之间的第一间距d1。由于参考测量电极26和参考对电极36之间的第二间距d2相比于第一间距d1已经大得多,参考电容是较不压力敏感的。参考对电极36优选仅构造在无支承的区域20的“压力稳定的部分区段”内,例如仅构造在无支承的区域20的边缘区域30内。
图2示出微机械构件的第二实施方式的示意图。
作为与先前所描述的实施方式的唯一区别,在图2中示意性地示出的微机械构件具有布置在内部容积22中的参考对电极36,该参考对电极36固定在框架结构12上。因此,参考对电极36相对于参考测量电极26的位置不受无支承的区域20的当前形状的影响。因此,参考对电极36相对于参考测量电极26的位置也与在无支承的区域20的外侧20a上起作用的物理压力p无关。测量电极24与固定在无支承的区域20上的对电极32之间可量取的测量电压相应于在外侧18a上占主导的物理压力p而变化,而参考测量电极26与固定在框架结构12上的参考对电极36之间可量取的参考电压保持绝对不受物理压力p的影响。
特别地,对电极32可以相对于测量电极24如此布置并且参考对电极36可以相对于参考测量电极26如此布置,使得在无支承的区域20的外侧18上的物理压力p等于参考压力p0的情况下,对电极处在距测量电极24的第一间距d1(p=p0)中,且参考测量电极26处在距参考对电极36的第二间距(p=p0)中,该第二间距(p=p0)小于第一间距(p=p0)。可以如此确定在外侧18上的物理压力p等于参考压力p0时的第一间距d1(p=p0)和第二间距d2(p=p0)的值,使得仅在配备有微机械构件的电容式压力传感器设备在外侧18上的“工作压力”的情况下,对电极32处在距测量电极24的第二间距d2(p=p0)中。术语“工作压力”可以理解为在主动使用电容式压力传感器设备期间在外侧18上通常占主导的或期望的物理压力p。“工作压力”例如可以是1bar。替代地或补充地,也可以如此确定在外侧18上的物理压力p等于参考压力p0时的第一间距d1(p=p0)和第二间距d2(p=p0)的值,使得在电容式压力传感器设备处于“工作压力”时,外侧18上的测量电压等于参考电压。通过在外侧18上的物理压力p等于参考压力p0时的第一间距d1(p=p0)和第二间距d2(p=p0)的值的在此描述的确定中的每种,可以实现电容式压力传感器设备对于外侧18上的当前存在的物理压力p偏离“工作压力”的良好的敏感度。
在图2的微机械构件中(和以下描述的实施方式中),对电极32和参考对电极36可以从共同的材料层向外结构化(herausstrukturieren)。用于共同形成对电极32和参考对电极36而实施的方法步骤可以是半导体技术的标准工艺。因此,可以成本有利地实施共同地制造对电极32和参考对电极36。
关于图2的微机械构件的其他特征和特性,参阅先前描述的实施方式。
图3示出微机械构件的第三实施方式的示意图。
借助图3示意性地描绘的微机械构件与先前所阐述的实施方式的不同之处在于,布置在内部容积22中的参考对电极36除了其与框架结构12的连接外还固定在所框围的部分表面16上。为此,连接区域38可以从参考对电极36延伸至所框围的部分表面16。例如,在图3中示出的参考对电极36通过在其朝向对电极32的内边缘上构造的连接区域38与所框围的部分表面16连接。优选地,电极24和26与连接区域38间隔开。
关于图3的微机械构件的其他特征和特性,参阅先前描述的实施方式。
图4至图7示出微机械构件的其他实施方式的示意图。
如在比较图4至图7的微机械构件可看出的那样,参考对电极36也可以通过多个连接区域38与所框围的部分表面16连接。在图4的微机械构件中,参考对电极36通过在其内边缘上构造的连接区域38和居中地构造的连接区域38而与所框围的部分表面16连接。在图5的示例中,参考对电极36通过位于其内边缘上的连接区域38和构造在其从对电极32离开地指向的外边缘上的连接区域38而与所框围的部分表面16连接。图6中所示的参考对电极通过三个连接区域38而与所框围的部分表面16连接,所述三个连接区域处在该参考对电极的内边缘上、在该参考对电极的外边缘上和(可能居中地)处在内边缘与外边缘之间的区域中。与此相对地,图7中示出的微机械构件具有这样的参考对电极36,该参考对电极仅通过在内边缘与外边缘之间(可能居中地)构造的连接区域38而与所框围的部分表面16连接。如根据图5至图7可看出的那样,也可以省去参考电极36到框架结构12的连接。
通过构造多个连接区域38(通过这些连接区域相同的参考对电极36与所框围的部分表面16连接)可以显著提高参考对电极36的固有频率。以这种方式,可以显著降低由静电力或固有(intrinsisch)的压力梯度引起的参考对电极36的偏移。
关于图4至图7的微机械构件的其他特性和特征,参阅先前描述的实施方式。
关于图2至图7应指出,无论参考对电极36是否固定在框架结构12和/或所框围的部分表面16上,都使用未连接在膜片18上的参考电极36,这总是确保以下优点:参考对电极36对膜片18的无支承的区域20的弯曲刚度不产生影响。因此,尽管存在参考对电极36,无支承的区域20仍然可以对其外侧20a上的物理压力p作出反应而自由地变形。同时,在使用布置在内部容积22中的参考对电极36时,参考电容完全处在内部容积22内并且因此是完全地压力不敏感的。
图8示出微机械构件的另一实施方式的示意图。
在图8的微机械构件中,对电极32和参考对电极36两者都“集成”到膜片18的无支承的区域20中。因此,可以省去“悬挂”在无支承的区域20上的对电极32的结构。
关于图8的微机械构件的其他特征和特性,参阅先前描述的实施方式。
以上描述的所有的微机械构件克服以下常见的缺点:根据现有技术,为了形成参考电容在衬底10上所需的芯片面积与为了形成有效电容所需的芯片面积大小完全相同。通过将电极24和26集成到内部容积22中可以克服这种常见的缺点。因此,将电极24和26集成到内部容积22中能够实现使在衬底10上的面积节省是相对于现有技术的2倍。即使在膜片18或其无支承的区域20的面积相对较大的情况下,尤其为了提高无支承的区域20的压力敏感性,将测量电容和参考电容集成到相同的测量结构中(即电极24和26布置在相同的膜片18的无支承的区域20下方)所提供的显著的面积节省大约是现有技术的2倍。
可以将以上描述的微机械构件中的每个集成到电容式压力传感器中。优选地,电容式压力传感器设备也具有分析处理电子部件,该分析处理电子部件设计用于至少在考虑所量取的测量电压和所量取的参考电压的情况下,关于分别在无支承的区域20的外侧20a上占主导的物理压力p来确定和输出测量值。这能够实现尤其(基本上)不受环境影响和/或系统影响地可靠地确定物理压力p。
图9示出用于阐述微机械构件的制造方法的实施方式的流程图。
以上所描述的所有微机械构件都可以借助接下来描述的制造方法来生产。然而,制造方法的可实施性不限于制造这些微机械构件。
在方法步骤S1中,在衬底上和/或在衬底处形成框架结构,该框架结构框围衬底的部分表面和/或在衬底上存在的至少一个中间层。作为方法步骤S2,借助框架结构如此展开膜片,使得膜片的无支承的区域跨越所框围的部分表面。如果在执行方法步骤S1和S2之后由框架结构和膜片包围的内部容积(其中存在参考压力)尚未气密密封,则这作为附加的(未示出的)方法步骤。此外,在方法步骤S2中如此展开膜片,使得通过在无支承的区域的从内部容积离开地指向的外侧上的物理压力不等于参考压力的方式,膜片的无支承的区域可变形/发生变形。方法步骤S1和S2可以以任何顺序、同时或在时间上重叠地实施。
在方法步骤S1和S2之前或之间,还实施方法步骤S3和S4。作为方法步骤S3,在所框围的部分表面上布置/形成测量电极。作为方法步骤S4,除测量电极外,还在所框围的部分表面上布置/形成与测量电极电隔离的参考测量电极。方法步骤S3和S4可以同时实施。
优选地,将测量电极和构造在无支承的区域中的和/或固定在无支承的区域上的对电极构造成能够如此电接通,使得能够量取在测量电极与对电极之间存在的测量电压。优选地,同样将参考测量电极和构造在无支承的区域中的和/或固定在框架结构上的和/或固定在所框围的部分表面上的参考对电极构造成能够如此电接通,使得能够量取在参考测量电极与参考对电极之间存在的参考电压。以上已经描述对于对电极和参考对电极的布置的示例。
方法步骤S1至S4也可以是用于制造电容式压力传感器设备的方法的部分。在这种情况下,除根据方法步骤S1至S4来制造微机械构件之外,还执行(可选的)方法步骤S5。作为方法步骤S5,如此构造分析处理电子部件,使得分析处理电子部件至少在考虑所量取的测量电压的和所量取的参考电压的情况下,关于分别在无支承的区域的外侧上占主导的物理压力来确定和输出测量值。
Claims (14)
1.一种微机械构件,所述微机械构件用于电容式压力传感器设备,所述微机械构件具有:
衬底(10);
框架结构(12),所述框架结构框围所述衬底(10)的部分表面(16)和/或框围存在于所述衬底(10)上的至少一个中间层(14);
膜片(18),所述膜片借助所述框架结构(12)如此展开,使得所述膜片(18)的无支承的区域(20)跨越所框围的部分表面(16),其中,由所述框架结构(12)和所述膜片(18)包围的内部容积(22)是气密密封的,在所述内部容积中存在参考压力(p0),其中,通过在所述无支承的区域(20)的从所述内部容积(22)离开地指向的外侧(20a)上的物理压力(p)不等于所述参考压力(p0)的方式,所述膜片(18)的无支承的区域(20)能够变形;
测量电极(24),所述测量电极布置在所框围的部分表面(16)上;
参考测量电极(26),除了所述测量电极(24)外,所述参考测量电极也布置在所框围的部分表面(16)上,然而所述参考测量电极与所述测量电极(24)电隔离;和
参考对电极(36);
其特征在于,所述微机械构件还包括以下:
至少一个第一连接区域(34),所述第一连接区域从所述膜片(18)的径向内部区域朝所框围的部分表面(16)的方向突出;
对电极(32),所述对电极位于所述内部容积(22)中并且通过所述至少一个第一连接区域(34)与所述膜片(18)连接;
其中,所述参考对电极(36)与所述膜片(18)间隔开地布置在所述膜片(18)与参考测量电极(26)之间的内部容积(22)中。
2.根据权利要求1所述的微机械构件,其中,所述测量电极(24)和所述对电极(32)能够如此电接通,使得能够量取在所述测量电极(24)与所述对电极(32)之间存在的测量电压,其中,所述参考测量电极(26)和所述参考对电极(36)能够如此电接通,使得能够量取在所述参考测量电极(26)与所述参考对电极(36)之间存在的参考电压。
3.根据权利要求2所述的微机械构件,其中,能够量取所述测量电极(24)与对电极(32)之间的测量电压,并且能够量取所述参考测量电极(26)与参考对电极(36)之间的参考测量电压,其中,所述对电极(32)相对于所述测量电极(24)如此布置,且所述参考对电极(36)相对于所述参考测量电极(26)如此布置,使得在所述无支承的区域(20)的外侧(20a)上的物理压力(p)等于所述参考压力(p0)时,所述对电极(32)处在至所述测量电极(24)的第一间距(d1)中,而所述参考测量电极(26)处在至所述参考对电极(36)的第二间距(d2)中,所述第二间距小于所述第一间距。
4.根据以上权利要求1至3中任一项所述的微机械构件,其中,能够限定由所述框架结构(12)框围的部分表面(16)的中点(M),其中,所述测量电极(24)覆盖所述中点(M),而所述参考测量电极(26)与所述中点(M)间隔开地布置在所框围的部分表面(16)上。
5.根据以上权利要求1至3中任一项所述的微机械构件,其中,所述测量电极(24)处在由所述参考测量电极(26)围绕的面内。
6.根据以上权利要求1至3中任一项所述的微机械构件,其中,通过在所述无支承的区域(20)的外侧(20a)上占主导的物理压力(p)超过所述参考压力(p0)的方式,所述膜片(18)的无支承的区域(20)能够如此变形,使得能够限定所述无支承的区域(20)的中心区域,所述中心区域至所框围的部分表面(16)的间距小于所述无支承的区域(20)的其他部分区域至所框围的部分表面(16)的间距,其中,所述测量电极(24)如此布置在所框围的部分表面(16)上,使得通过所述物理压力(p)超过所述参考压力(p0)的方式,所述无支承的区域(20)的中心区域(28)向所述测量电极(24)的方向移动,其中,所述参考测量电极(26)如此布置在所框围的部分表面(16)上,使得通过所述物理压力(p)超过所述参考压力(p0)的方式,所述无支承的区域(20)的边缘区域(30)向所述参考测量电极(26)的方向弯曲。
7.根据权利要求1所述的微机械构件,其中,所述参考对电极(36)固定在所述框架结构(12)上。
8.根据权利要求1所述的微机械构件,其中,所述参考对电极(36)固定在所框围的部分表面(16)上。
9.一种电容式压力传感器设备,所述电容式压力传感器设备具有:
根据权利要求1至8中任一项所述的微机械构件;
分析处理电子部件,所述分析处理电子部件设计用于,至少在考虑所量取的测量电压和所量取的参考电压的情况下,关于分别在所述无支承的区域(20)的外侧(20a)上占主导的物理压力(p)来确定和输出测量值。
10.一种用于制造根据权利要求1至8中任一项所述的电容式压力传感器设备的微机械构件的制造方法,所述制造方法具有以下步骤:
在衬底(10)上和/或在衬底(10)处形成框架结构(12),所述框架结构框围所述衬底(10)的部分表面(16)和/或框围存在于所述衬底(10)上的至少一个中间层(14);
借助所述框架结构(12)如此展开膜片(18),使得所述膜片(18)的无支承的区域(20)跨越所框围的部分表面(16),并且在对由所述框架结构(12)和所述膜片(18)所包围的内部容积(22)进行气密密封后——在所述内部容积(22)中存在参考压力(p0)——通过在所述无支承的区域(20)的从所述内部容积(22)离开地指向的外侧(20a)上的物理压力(p)不等于所述参考压力(p0)的方式,所述膜片(18)的无支承的区域(20)能够变形;
将测量电极(24)布置在所框围的部分表面(16)上;
将参考测量电极(26)布置在所框围的部分表面(16)上;
其特征在于以下步骤,
除所述测量电极(24)外,还将与所述测量电极(24)电隔离的参考测量电极(26)布置在所框围的部分表面(16)上;
构造至少一个第一连接区域(34),所述第一连接区域从所述膜片(18)的径向内部区域朝所框围的部分表面(16)的方向突出;
将对电极(32)布置在所述内部容积(22)中,所述对电极通过所述至少一个第一连接区域(34)与所述膜片(18)连接;
将所述参考对电极(36)与所述膜片(18)间隔开地布置在所述膜片(18)与参考测量电极(26)之间的内部容积(22)中。
11.根据权利要求10所述的制造方法,其中,将所述测量电极(24)与所述对电极(32)构造成能够如此电接通,使得能够量取所述测量电极(24)与所述对电极(32)之间存在的测量电压,其中,将所述参考测量电极(26)与所述参考对电极(36)构造成能够如此电接通,使得能够量取在所述参考测量电极(26)与所述参考对电极(36)之间所存在的参考电压。
12.根据权利要求10所述的制造方法,其中,所述制造方法还包括:将参考对电极(36)固定在所述框架结构(12)上。
13.根据权利要求10所述的制造方法,其中,所述制造方法还包括:将参考对电极(36)固定在所框围的部分表面(16)上。
14.一种用于制造电容式压力传感器设备的方法,所述方法具有以下步骤:
根据权利要求10至13中任一项所述的制造方法来制造微机械构件;
如此构造分析处理电子部件,使得所述分析处理电子部件至少在考虑所量取的测量电压和所量取的参考电压的情况下,关于分别在所述无支承的区域(20)的外侧(20a)上占主导的物理压力(p)来确定和输出测量值。
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